Легенды и действительность. Алмаз
Для обычного человека алмаз и графит – это два совершенно не похожих и никак не связанных друг с другом элемента. Алмаз вызывает ассоциации с переливающимися драгоценностями, вспоминается выражение «блестит как алмаз». Графит – нечто серое, то, из чего обычно делают карандашные грифели.
Трудно поверить, что оба минерала – это одно и то же вещество разной формы обработки.
Понятие и основные характеристики минералов
Алмазом называют прозрачный кристалл, не имеющий цвета, обладающий высокими характеристиками преломления света. Выделяют следующие основные свойства минерала:
Природа зарождает как алмазы определенных форм, так и в нескольких кристаллических формах, что обусловлено его внутренним строением. Ярко выраженные кристаллы имеют форму куба или тэтраэдра с плоскими гранями. Иногда грани кажутся рельефными из-за наличия невидимых глазу многочисленных наростов и преобразований.
Хотя многие считают алмаз самым прочным материалом на свете, но науке известно вещество превосходящее алмаз по прочности более чем на 11% — «гипералмаз».
Графит представляет собой кристаллическое вещество серо-черного цвета, обладающее металлическим блеском. По составу графит имеет слоистую структуру, его кристаллы состоят из мелких тонких пластинок. Это очень хрупкий минерал, напоминающий по внешнему виду сталь или чугун. У графита низкая теплоемкость, но высокая температура плавления. Кроме того, этот минерал:
На ощупь графит жирный, а при проведении по бумаге оставляет следы. Это происходит из-за того, что атомы кристаллической решетки слабо связаны.
Отличие графита от алмаза, особенности строения и процесс перехода одного минерала в другой
Алмаз и графит – аллотропные по отношению друг к другу минералы, то есть имеют различные свойства, но являются разными формами углерода. Их основное отличие заключается лишь в химическом строении кристаллической решетки.
Кристаллическая решетка алмаза имеет вид тэтраэдра, в котором каждый атом окружен еще 4 атомами и является вершиной соседнего тэтраэдра, образуя бесконечное множество атомов, имеющих прочные ковалентные связи.
Графит на атомном уровне состоит из пластов шестиугольников с вершинами-атомами. Атомы хорошо связаны между собой только на уровне пластов, но пласты между собой сильной связи не имеют, что делает графит мягким и нестойким к разрушению. Именно эта особенность и позволяет получить из графита алмаз.
Физические и химические свойства алмаза и графита хорошо видны из таблицы.
| Характеристика | ||
|---|---|---|
| Строение атомной решетки | Кубическая форма | Гексагональная |
| Светопроводимость | Хорошо проводит свет | Не пропускает свет |
| Электропроводимость | Не обладает | Имеет хорошую электропроводимость |
| Связи атомов | Пространственные | Плоскостные |
| Структура | Твердость и хрупкость | Слоистость |
| Максимальная температура, при которой минерал остается неизменным | 720 по Цельсию | 3700 по Цельсию |
| Цвет | Белый, голубой, черный, желтый, бесцветный | Черный, серый, стальной |
| Плотность | 3560 кг/м.куб. | 2230 кг/м.куб. |
| Использование | Ювелирное дело, промышленность | Литейное производство, электроугольная промышленность. |
| Твердость по шкале Мооса | 10 | 1 |
Химическая формула алмаза и графита одна и та же – углерод (С), но процесс создания в природе разный. Алмаз возникает при очень высоких давлениях и мгновенном охлаждении, а графит, наоборот, при низком давлении и высокой температуре.
Выделяют следующие методы получения алмазов:
Процесс алмаза в графит аналогичен. Разница лишь в показателях давления и температуры.
Месторождение минералов
Алмазы пролегают на глубинах более 100 км при температуре 1300 ̊С. От взрывной волны вступает в действие кимберлитовая магма, образуя так называемые кимберлитовые трубки, которые и являются коренными месторождениями алмазов.
Кимберлитовая трубка названа в честь африканской провинции Кимберли, где она и была впервые открыта. Породы с алмазными залежами называют кимберлитами.
Самые известные ныне месторождения находятся в Индии, Южной Африке и в России. На коренных месторождениях, состоящих из кимберлитовых и лампроитовых трубок, добывают до 80% всех алмазов.
Найти алмазы в добытой породе помогают рентгеновские лучи. Большинство найденных камней используется в промышленности, так как не обладают достаточными характеристиками для ювелирной области. Промышленные камни разделяют на 3 вида:
- борт – мелкие камни, имеющие зернистую структуру;
- баллас – камни круглой или грушевидной формы;
- карбонадо – камень черного цвета, получивший свое название из-за сходства с углем.
Любопытно, что наиболее крупные и выдающиеся по характеристикам алмазы получают свое уникальное название. Самые известные из них – «Шах», «Звезда Минаса», «Кохинур», «Звезда Юга», «Президент Варгас», «Минас-Жерайс», «Английский алмаз Дрездена» и др.
Графит образуется в результате видоизменения осадочных пород. Мексиканские, ногинские и мадагаскарские графитовые месторождения богаты рудой с графитом низкого качества. Менее распространенные – ботогольский и цейлонский тип, отличаются рудой, богатой высоким содержанием графита. Крупнейшие известные месторождения находятся на Украине и в Краснодарском крае.
Сфера применения
Алмаз и графит используют гораздо шире, чем может показаться на первый взгляд. Алмазы нашли свое применение в следующих сферах:
В процентном соотношении использования алмазов выглядит так:
- Инструменты, машинные детали – 60%.
- Обрамление шлифовочных кругов -10%.
- Переработка проволоки-10%.
- Бурение скважин – 10%.
- Ювелирные изделия, мелкие детали – 10%.
Что касается графита, то в чистом виде он практически не используется, а подвергаются предварительной обработке, хотя в разных сферах используется графит разного качества. Для канцелярских карандашей используют графит высочайшего качества. Наиболее широкое применение нашло в литейном производстве, обеспечивая гладкую поверхность различных форм стали. Здесь используется практически необработанный графит.
Электроугольная промышленность наряду с природным использует искусственно созданный графит, также получивший широкое применение благодаря особой чистоте и постоянству состава. Электропроводимость сделала графит материалом для электродов электрических приборов. В металлургии используется как смазочный материал.
Алмаз и графит – одинаковые по составу, но по-своему уникальные вещества. Польза графита для различных отраслей промышленности гораздо выше алмаза.
Алмаз же, призванный радовать своей красотой, неоценим для экономики, принося огромные доходы от применения в ювелирной промышленности.
Алмаз: легенды и действительность
Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней.
В. И. Ленин “Материализм и эмпириокритицизм”
Кристаллы встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в
лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими…
Что же такое кристаллы?
В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это многогранники с плоскими гранями
и прямыми ребрами. Правильные и совершенные формы этих камней, безукоризненная гладкость их граней поражают нас. Трудно поверить, что такие
идеальные многогранники образовались сами, без помощи человека. Вот эти-то камни с природной симметричной многогранной формой и называются
кристаллами.
Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры их достигают подчас человеческого роста. Встречаются кристаллы-лепестки
тоньше бумаги и кристаллы-пласты в несколько метров толщиной. В музее Горного Института в Санкт-Петербурге хранится кристалл горного хрусталя
высотой около метра и весом больше тонны, который много лет служил тумбой у ворот одного из домов в Свердловске.
Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром говорят: “кристально чистый” .
Чешский писатель Карел Чапек в своих “Записках из Англии” пишет: “… Есть кристаллы огромные, как колоннада храма, нежные, как плесень, острые,
как шипы; чистые, лазурные, зеленые, огненные, черные; математически точные, совершенные, похожие на конструкции сумасбродных, капризных ученых…
Есть кристаллические пещеры, чудовищные пузыри минеральной массы… И в человеке таится сила кристаллизации…” Рассмотрим кристаллы разных веществ.
Как отличить их друг от друга? По цвету? По блеску? Нет, это признаки ненадежные. К примеру, кристаллы кварца могут быть бесцветными, золотистыми,
коричневыми, черными, сиреневыми, лиловыми. В музее в Санкт-Петербурге хранится коллекция кристаллов природного корунда сорока различных цветов и
оттенков: Кроваво-красный рубин, лазорево-синий или голубой сапфир, бесцветный лейкосапфир, черный наждак- все это один и тот же минерал корунд или
окись алюминия.
Приглядевшись к кристаллам внимательнее, нетрудно увидеть их гораздо более характерную особенность: кристаллы разных веществ отличаются друг
от друга своими формами.
Давно прошли те времена, когда считали, что кристаллы – это только естественные многогранники, и поэтому думали, что кристаллы встречаются
редко, считали их игрой природы. Кристаллы не надо специально искать. Наоборот, не найдешь таких металлов и почти не встретишь таких камней, которые
не были бы кристаллическими. Но в большинстве своем камни и металлы – это поликристаллы, т.е. сростки многих мелких кристаллических “зерен” , и в этих
сростках уже неразличимы многогранные формы отдельных монокристаллов. Да и не только неразличимы: этих форм просто нет, и не вырастает
монокристальное зерно многогранником потому, что со всех сторон теснят его такие же монокристаллы. Поэтому в очертаниях зерна уже не остается следов
многогранника.
Нередко образуется поликристалл столь мелкозернистый, что ни в лупу, ни в микроскоп нельзя различить в нем отдельные кристаллики. Как же
убедиться в его кристаллическом строении? Каков же самый характерный, самый основной признак кристалла?
Ответ гласит: самая характерная особенность кристалла – это его атомная структура, правильное, симметричное, закономерное расположение атомов.
Кристаллы построены правильно, строго закономерно. И в них тоже атомы, ионы, молекулы не находятся в покое, но частицы не сталкиваются друг с
другом, потому что все они расположены правильным строем и каждая может колебаться около определенного положения. Эти правильные ряды частиц в
пространстве, трехмерные решетки из атомов, образуют кристаллическую структуру.
Структура всех кристаллических веществ периодична и закономерна. Во всех кристаллах частицы выстраиваются симметричными правильными
рядами, плоскими сетками, трехмерными решетками.
Во всех кристаллах, во всех твердых веществах частицы расположены правильным четким строем, выстроены симметричным, повторяющимся узором.
Пока есть этот порядок – существует твердое тело, кристалл. Нарушен порядок, рассыпался строй частиц – значит, кристалл расплавился, превратился в
жидкость или испарился, перейдя в пар.
Одинаков ли порядок, строй атомов в разных твердых телах? Конечно, нет. Природа бесконечно разнообразна и не любит повторений. Строй атомов
железа совсем не похож на постройку атомов в кристалле льда. В каждом веществе есть именно свой, характерный узор и порядок расположения атомов. И от
того, каков этот порядок, зависят свойства вещества. Одни и те же атомы одного “сорта” , располагаясь по-разному, образуют вещества совсем разных свойств.
Посмотрим, например, на атомы углерода.
Сажа или копоть, – мягкий черный порошок, собирающийся на дне кастрюли или в печной трубе, – это углерод.
Уголь, древесный или каменный, – это тоже углерод.
Графит, мягкий стержень карандаша, выдерживает очень высокие температуры, это кристалл, сложенный из атомов углерода.
Есть и другая форма кристаллов углерода – алмаз, самый дорогой и самый красивый из драгоценных камней. Алмаз очень твердый, тверже всех камней
на Земле. Им можно резать, шлифовать и сверлить любые твердые камни и металлы.
Трудно поверить, что алмаз и графит сложены из одних и тех же атомов углерода. Графит мягкий, непрозрачный, черный. Алмаз твердый, прозрачный,
искрящийся всеми цветами радуги. Графит огнеупорный, алмаз легко горит.
Структура кристалла определяет свойства вещества и его форму. А правильная многогранная форма – это следствие атомной структуры. Плоские грани
кристалла отвечают плоским сеткам кристаллической решетки, острые прямые ребра – рядам атомов в решетке.
Каждое кристаллическое вещество можно отличить от другого по его атомной структуре. В одних кристаллах решетки очень простые, в других сложные.
В разных веществах различны расстояния между частицами в решетке. Но все эти расстояния очень малы, это стомиллионные доли сантиметра (ангстремы) .
Во всех кристаллических веществах атомы, ионы, молекулы образуют симметричные ряды, сетки и решетки. Правильное повторяющееся расположение
частиц обязательно для кристаллов, оно является их основной особенностью, отличающей их от не-кристаллов. На вопрос, что же такое кристаллы, ответ
таков: кристаллы – это вещества, в которых составляющие их частицы расположены строго периодически, образуя геометрически закономерную
кристаллическую структуру.
Кристаллическая структура обнаружена не только в природных многогранниках камней, в кристаллических горных породах и в металлах, но и в очень
многих других телах. Уж на что, казалось бы, глина не похожа на кристаллы, но и она состоит из мельчайших кристаллических частичек. Даже в таких
веществах, как человеческие кости, волосы, волокна шерсти, шелк, обнаружено кристаллическое строение.
Громадное большинство твердых веществ на Земле являются кристаллическими. Только кристаллы – большей частью не те прекрасные многогранники,
которыми мы любуемся в музеях, а крохотные, подчас невидимые глазом зернышки. Однако внутреннее строение этих невзрачных зерен столь же красиво и
удивительно закономерно, как и строение чудесных больших многогранников.
С самых ранних времен человеческой культуры люди ценили красоту драгоценных камней.
Алмаз! Это название известно каждому. С ним ассоциируются представления о несравненном блеске и непревзойденной твердости. Со вторым
свойством связано и название минерала, которое происходит или от арабского слова “ал-мас” (“твердейший”) или от греческого “адамас” (“непреодолимый,
несокрушимый”) .
Алмазы издавна использовались в качестве самых изысканных украшений и большое валютное значение. Прозрачные бесцветные или красиво
окрашенные кристаллы алмаза, пригодные для огранки, являются драгоценными камнями 1-го класса, так же как сапфир, рубин, изумруд, александрит, эвклаз.
Ювелиры разделяют алмазы почти на 1000 сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных
включений и некоторых других признаков.
С конца XIX века алмазы начинают применяться на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в
значительной мере связывается с использованием ими алмазов. Достаточно напомнить, что по оценкам западных экономистов промышленный потенциал
США в случае отказа от импорта алмазов упадет в 2-3 раза. Применение алмазного инструмента существенно повышает чистоту обработки деталей, а
производительность труда возрастает при этом в среднем на 50 %.
Массу алмазов принято измерять в каратах. Каратом в Древней Греции называли семена рожкового дерева, по форме напоминающие крупную
горошину. После высушивания семена имели сравнительно постоянную массу – от 150 до 220 мг.
В промышленности используются преимущественно алмазы, непригодные для огранки: непрозрачные, с многочисленными включениями, трещинами,
мелкозернистые сростки, алмазная крошка и т.п. Единой классификации технических алмазов не существует, поскольку каждая отрасль промышленности
предъявляет свои требования к их сортировке.
Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно,
исключительная твердость, которая, если судить по скорости истирания, в 50 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз выше, чем у лучших сплавов,
применяемых для изготовления резцов. Алмаз применяется для бурения горных пород и механической обработке самых разнообразных материалов.
Бурение скважин в толщах горных пород, слагающих земную кору, в широких масштабах применяется при поиске и разведке месторождений полезных
ископаемых, а также при эксплуатации нефтяных и газовых залежей. Не обойтись без бурения и при выполнении всевозможных взрывных и инженерно-
геологических работ, предшествующих возведению крупных зданий, плотин и многих других объектов.
В техническом отношении наиболее совершенным является вращательное алмазное бурение, которое осуществляется высверливанием скважин в толще
горных пород с помощью буровых коронок, армированных алмазами. Коронки, армированные алмазами, повышают скорость бурения в 8-15 раз по сравнению
с бурением, основанным на применении твердосплавных или дробовых коронок.
Наилучшими алмазами для бурения считаются тонкозернистые плотные карбонадо, поскольку они обладают повышенной твердостью и наименее
подвержены раскалыванию. На втором месте стоят шаровидные балласы и небольшие монокристаллы алмаза округлой формы. На изготовление буровых
коронок ежегодно расходуется около 0.6 тонны камней, что составляет примерно 10 % общего количества добываемых в мире технических алмазов.
Применение алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металлов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других
синтетических веществ дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Чрезвычайно важно, что при
этом не только в десятки раз повышается производительность труда, но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным
резцом поверхности не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микротрещины, в результате чего многократно увеличивается срок службы
получаемых деталей.
Совершенно незаменимы алмазы при вытачивании опорных рубиновых камней, используемых в часовых и многих других точных механизмах, а также
при правке шлифовальных кругов.
Практически все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая, радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных
количествах используют тонкую проволоку, изготавливаемую из различных металлов. При этом предъявляются строгие требования к круговой форме и
неизменности диаметра поперечного сечения проволоки при высокой чистоте поверхности. Такая проволока из твердых металлов и сплавов может быть
изготовлена лишь с помощью алмазных фильер. Фильеры представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими (от 0.5 до 0.001 мм)
отверстиями.
Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробления низкосортных природных алмазов, а также
изготавливают на специальных предприятиях по производству синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах,
мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные
сверла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твердых и хрупких материалах. Такие сверла (“алмазные жала”) позволяют
высверливать, например, в стекле отверстия диаметром 2 мм и длиной до 850 мм!
Алмазные порошки находят применение на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том числе алмазы, подвергаются огранке и шлифовке,
благодаря чему невзрачные до этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими драгоценностями, к неповторимой красоте
которых никто не остается равнодушным.
С 50-х годов внимание ученых и конструкторов начинают привлекать другие физические свойства алмаза. Известно, что, попадая в кристалл, быстрые
заряженные частицы выбивают электроны из его атомов, т.е. ионизируют вещество. В алмазе под действием заряженной частицы происходит световая
вспышка и возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и
возникновение импульсов электрического тока при облучении позволяет применять их в счетчиках быстрых частиц. Алмаз в качестве такого счетчика
обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.
Кристаллы алмаза, применимые в качестве счетчиков, крайне редки, поэтому цена их значительно выше, чем у равных по величине ювелирных камней.
Некоторые кристаллы алмаза являются полупроводниками p- типа в широком диапазоне температур и давлений.
Использование алмазов в полупроводниковых и некоторых оптических приборах, а также в счетчиках ядерного излучения весьма перспективно,
поскольку такие приборы способны работать в самых различных условиях, включая области низких и высоких температур, сильные электромагнитные и
гравитационные поля, агрессивные среды и т.п. Следовательно, основанные на алмазах приборы могут оказаться незаменимыми при космических
исследованиях, а также при изучении глубинного строения нашей планеты.
Алмазу с незапамятных времен отводилось особое место среди представителей минерального царства. Исключительность свойств алмаза порождала
множество легенд, в которых наряду с чистейшим вымыслом встречались и описания некоторых реальных свойств камня.
В Индии, где много веков назад были найдены первые алмазы, накапливались и обобщались сведения о свойствах кристаллов алмаза и его
месторождениях. Однако жрецы из религиозных и политических, а купцы из коммерческих соображений препятствовали распространению этих сведений и
подменяли их всякого рода мистическими толками и суеверными выдумками.
По мнению древних индусов, алмазы образуются из “пяти начал природы” : земли, воды, неба, воздуха и энергии. При этом алмазы, как и люди,
разделялись на четыре класса (Варны) : “брахманов” , “кшатриев” , “вайшьев” и “шудр” . “Брахманами” назывались бесцветные и белые, как градины, цвета
“серебристых облаков и луны” шестивершинные или октаэдрические кристаллы алмаза, считавшиеся высшей степенью совершенства. Алмазы с красноватым
оттенком относились к “кшатриям” , зеленоватые- к “вайшьям” , а серые- к “шудрам” . “Кшатрии” оценивались в 3/4, “вайшьи” – в 1/2, а “шудры” – в 1/4
стоимости “брахманов” .
Многие индийские и, по-видимому, арабские легенды об алмазе были повторены в начале нашей эры в работе древнеримского естествоиспытателя
Плиния Старшего “Естественная история ископаемых тел” . Наряду с легендами и суевериями Плиний приводит довольно точные характеристики некоторых
свойств алмаза. Так, в частности, он описывает использование алмазов при обработке других твердых материалов и отмечает, что сам алмаз может быть
обработан только другим алмазом. На протяжении последующих веков воззрения Плиния считались незыблемыми и переходили из одного трактата в другой,
обрастая все большим числом фантастических вымыслов.
В средние века были составлены даже специальные книги о происхождении, магических и целебных свойствах различных камней – лапидарии.
Такого же рода “лечебные” книги печатались и в России. Одна из них, опубликованная в 1672 году, называлась “Книга, глаголемая “Прохладный
вертоград” , избранная от многих мудрецов о различных врачевских вещах, к здравию человеческому пристоящих” .
В известной сказке о путешествиях Синбада морехода рассказывается о хитроумном способе добычи алмазов. Где-то в далекой стране есть необычайно
глубокое ущелье, дно которого усеяно алмазами. Доступ к сокровищам преграждают несметные полчища огромных змей. Однако люди нашли способ извлекать
драгоценные камни и отсюда. Для этого с окружающих гор они сбрасывали в ущелье большие куски мяса. Алмазы прилипали к мясу, и огромные орлы уносили
его в свои гнезда. Смелые искатели добирались до орлиных гнезд и собирали сверкающие кристаллы.
Случайно или нет, но в этой сказке есть два момента, которые увязываются с практическими данными. Одним из них является способность алмаза
прилипать к жирам, а второй – “посредническая” роль птиц при добыче алмазов. Какие-либо достоверные сведения об этом в древнеиндийских источниках
отсутствуют, но мы располагаем многочисленными и вполне достоверными данными, относящимися к XIX веку. На раннем периоде истории алмазных
разработок в Южной Африке считалось выгодным разводить домашнюю птицу. Птицы рылись в отвалах горных выработок и, завидев блестящие зерна,
проглатывали их.
Зоб каждой зарезанной птицы тщательно осматривали, надеясь найти драгоценный кристалл. Надежды эти иногда оправдывались. Так, к примеру,
документально засвидетельствовано, что в зобу одного голубя, убитого на территории алмазного рудника, было обнаружено 23 алмаза массой 5.5 карата.
Нашла отражение в легендах и исключительная твердость алмаза. Плиний отмечает “несказанную” твердость камня, который “так сопротивляется
ударам на наковальне, что железо с обеих сторон разлетается и сама наковальня растрескивается” .
Очевидно, что римский ученый не различал твердости и прочности веществ. Если бы он проверил справедливость своего утверждения и, положив
алмаз на наковальню, ударил по нему молотком, то лишился бы своей драгоценности, поскольку камень разлетелся бы на куски.
В китайских легендах, относящихся к IV веку н.э., рассказывается, что в королевстве Фу-Нан добывают алмазы, которые могут резать яшму. По своему
виду они напоминают плавиковый шпат и растут подобно сталактитам, на дне моря, на глубине сотен метров. Пловцы ныряют за ними утром и выплывают
только к концу дня. При ударе по алмазу молотком алмаз остается неповрежденным, а молоток раскалывается. Однако если удар нанести бараньим рогом, то
алмаз разломается, как лед. Очевидно, что авторы этой легенды беспорядочно смешали свойства нескольких минералов: алмаза, жемчуга и кальцита.
Легенды об алмазе и других драгоценных камнях включались в некоторые художественные произведения. Очень поэтичны описания самоцветов в
произведениях А. И. Куприна. Об алмазе говорится, что он “царь всех камней – камень шамир. Греки называют его адамас, что значит- неодолимый. Он
остается невредимым в самом сильном огне. Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем. Он играет всеми цветами, но сам остается
прозрачным, точно капля воды. Он сияет в темноте ночи, но даже днем теряет свой свет на руке убийцы” .
Вымыслы и легенды о путях образования алмаза рождались не только в начале эры и в средние века. В 1877 году в журнале “Кругозор” была
опубликована заметка следующего содержания: “О происхождении алмаза имеются лишь смутные догадки. Он образовался, вероятно, среди первобытных
пород, но его находят исключительно среди наносных камней и в речном песке новейшего образования. Поэтому нет возможности определить, каким путем
образовался алмаз- сухим, мокрым или органическим. Известнейший химик нашего времени Ю. Либих предполагал, что алмазы- продукты гниения. “Это было
бы удивительнейшим актом творчества природы, если бы продуктом смерти и разложения являлся как Феникс ярко блистающий алмаз. Но все это лишь
предположения. Природа еще бережет свою тайну, но, конечно, лишь временно” .
Сегодня мы с полным основанием можем сказать, что последняя фраза явилась пророческой. Менее чем за сто лет не только разгадали тайну
образования природных алмазов, но и научились изготавливать синтетические алмазы в неограниченном количестве.
Природные алмазы в “сыром” виде довольно невзрачны. В большинстве случаев они представляют собой сравнительно мелкие (1-5 мм в диаметре)
зерна с тусклой матовой или шероховатой поверхностью, нередко покрытые пленками, корочками и примазками посторонних веществ (бурых гидроксилов
железа и т.п.) . И даже хорошо образованные прозрачные кристаллы алмаза с гладкими поверхностями граней не обладают блеском и “игрой” , столь
типичными для драгоценных камней, и поэтому обычно не привлекают внимания неспециалистов.
Подавляющая часть алмазов встречается в виде обособленных кристаллов; во всех месторождениях присутствуют сростки, образованные несколькими
маленькими кристалликами, а также микро – и скрыто – кристаллические агрегаты, сложенные сотнями тесно сросшихся мельчайших зерен.
Обособленные кристаллы алмаза поражают многообразием форм и сложностью скульптурных образований на гранях. Наиболее характерной формой
алмазных кристаллов является восьмигранник (октаэдр) . Реже встречаются алмазы, имеющие форму куба, ромбододекаэдра и некоторые другие.
Перечисленные формы ограничены плоскими или плоскоступенчатыми гранями.
Наряду с плоскогранниками во всех месторождениях присутствуют, а иногда и преобладают кристаллы с выпуклыми искривленными гранями.
Кривогранные алмазы, как правило, имеют 12 граней. В отличии от сходных плоскогранных форм, они называются додекаэдроидами. В незначительном
количестве среди кривогранных алмазов встречаются октаэдроиды и кубоиды.
Кроме отмеченных крайних типов в любом месторождении неизменно присутствуют все переходные разновидности от плоскогранных к
кривогранным кристаллам алмаза. Превращение плоскогранных октаэдров в додекаэдроиды начиналось с притупления и постепенного округления вершин и
ребер кристаллов. По мере развития процесса плоские октаэдрические грани постепенно замещались искривленными поверхностями, центральные зоны
которых располагались на месте ребер октаэдра. Такие поверхности имеют вид выпуклых ромбов с неясно выраженным перегибом по короткой оси.
По вопросу происхождения кривогранных округлых кристаллов алмаза существуют две точки зрения.
Согласно одной из них, алмазы кристаллизовались в виде плоскогранников, а в дальнейшем из-за уменьшения давления частично растворялись. У
кристаллов всех веществ вершины и ребра растворяются быстрее, чем грани, что приводит к округлению. Многие считают, что кривогранные формы
возникают в процессе роста алмазов. Представления о происхождении округлых алмазов в итоге частичного растворения первичных плоскогранных форм,
согласно книге Орлова Ю. Л. “Минералогия алмаза” , наиболее обоснованы теоретически и подтверждаются экспериментальными данными.
Поверхность как плоскогранных, так и кривогранных алмазов редко бывает гладкой и блестящей. Почти всегда она покрыта многочисленными
углублениями, бугорками, штриховкой, кольцевыми и ступенчатыми выступами, которые рассеивают свет, обусловливая тусклый или стеклянный блеск
большинства природных алмазов в их естественном виде.
Цвет алмазов изменяется в широких пределах и имеет большое значение при оценке ювелирных, а иногда и технических камней. Наиболее обычны
бесцветные, желтые, бурые, серые и черные алмазы. Реже встречаются разновидности с зеленоватыми, голубоватыми и розоватыми оттенками. Камни чистых
ярких тонов синего, зеленого и красного цвета весьма редки.
Окраска у многих кристаллов распределена не равномерно, а концентрируется на отдельных участках. При нагревании некоторых бурых алмазов они
приобретают золотистый оттенок, а бледно-розовые становятся густо-розовыми. Правда, через непродолжительное время первоначальная окраска
восстанавливается. Поверхность камней самых древних (более1-1.5 млрд. лет) месторождений имеет зеленую окраску, которая исчезает при механической
обработке кристалла. Возникновение зеленой “рубашки” на алмазах связано с продолжительным воздействием на них радиоактивного облучения. Образование
темно-зеленой оболочки на бесцветном ядре кристалла алмаза под воздействием радиации наблюдалось и в лабораторных условиях.
Большинство добываемых алмазов представлено кристалликами, размеры которых исчисляются первыми миллиметрами. Масса каждого из них не
превышает 1 карата. Вместе с тем встречаются алмазы, масса которых достигает нескольких сотен, и даже тысяч карат. Такие камни – большая редкость, и
каждому крупному (более 50 карат) алмазу присваивается название.
Представление о встречаемости крупных камней и их доле в общем объеме продукции алмазных месторождений дает таблица1.
Рудник
Средняя масса
крупных кристаллов,
карат
Отношение
общей массы к
общей продукции,
%
Число
крупных
кристаллов
на 100000
карат
“Кимберли”
17.7
11.3
638
“Де Бирс”
18.7
11.6
620
“Дютойтспен”
20.1
17.1
846
“Бюлтфонтейн”
15.0
0.9
58
“Весселтон”
15.8
2.1
135
Следует отметить, что рудники поля “Кимберли” характеризуются весьма высоким содержанием крупных кристаллов, причем частота встречаемости
крупных камней в отдельных рудниках этого поля различается в 20 раз. Значительно реже крупные алмазы встречаются в других районах. В качестве примера
можно указать месторождения в штате Минас-Жерайс, Бразилия, где весьма редко встречаются камни массой свыше 7-8 карат. Не случайно здесь во времена
рабства существовал обычай отпускать на свободу невольника, нашедшего алмаз более 17.5 карата.
При оценке алмазов массой более 1 карата со второй половины XVII и до конца XIX века использовалось правило Тавернье, согласно которому
стоимость алмазов вычислялась как произведение квадрата массы камня в каратах на принятую цену одного карата алмазов данного сорта. При оценке
выставленной на продажу партии алмазов расчеты проводились по установленной для данной партии средней цене за карат.
Для очень больших алмазов такой подход приводил к слишком высоким ценам, поэтому на рубеже XIX и XX вв. Было предложено несколько формул,
имевших целью приближение расчетных цен на алмазное сырье к рыночным. Наибольшее распространение получила формула:
С=0.5p(p+2) Ц
Где
С – общая стоимость алмаза;
p масса кристалла в каратах;
Ц – цена за один карат.
Стоимость самого крупного в мире алмаза “Куллинан” , масса которого до обработки равнялась 3106 каратам оценивается по способу Тавернье в 290
млн. долларов, а по вышеприведенной формуле в 145 млн. долларов. Таким образом, алмаз, масса которого всего 621 грамм, равен по стоимости 188 т чистого
золота!
Алмазы с редкой и красивой окраской ценятся особенно высоко. Так, Павел I купил бриллиант красно-розового цвета массой 10 карат за 100000 рублей.
Густо-синий индийский алмаз “Гоппе” массой 44.5 карата является одним из самых ценных бриллиантов в мире.
Благодаря научно-техническому прогрессу во второй половине XX века стало возможным изменять окраску природных алмазов. Бомбардировкой
кристаллов алмаза электронами, протонами, нейтронами и последующей термической обработкой удается окрашивать их в желтый, голубой, зеленый,
коричневый и дымчатый цвета. Облученные в атомном реакторе алмазы приобретают зеленый и коричневый цвета, а помещенные в ускоритель
элементарных частиц становятся синими или голубыми. В зависимости от характера и интенсивности облучения изменение окраски может происходить
только в поверхностном слое или во всем объеме кристалла, она может исчезнуть через короткое, она может исчезнуть через короткое время или сохраняться
без изменений годами.
Встречающиеся в природе кристаллы редко имеют форму правильных многогранников. Обычно их грани развиты неравномерно, имеют трещины,
штрихи, наросты, нередки посторонние включения. Поэтому в природных кристаллах обычно нет игры света и до изобретения способа огранки и шлифовки
алмазов они не имели той цены, которую приобрели впоследствии. В старину наиболее ценились прозрачные октаэдрические кристаллы алмаза с зеркально-
гладкими гранями. Такими алмазами по преданию была украшена мантия Людовика Святого.
Еще в древней Индии было замечено, что при трении одного алмаза о другой грани их шлифуются и блеск возрастает. Спустя некоторое время в Индии,
а позднее в Италии, Франции и Бельгии стала применяться огранка алмазов “площадкой” или “октаэдром” . Для такой простейшей огранки брались природные
восьмигранные кристаллы или выкалывались блоки соответствующей формы из алмазных кристаллов другой формы. Огранка заключалась в стачивании
противоположных вершинок октаэдра до образования вместо одной из них новой широкой плоской грани, называемой “площадкой” , а на месте второй –
небольшой притупляющей грани, известной под названием “калетты” .
В дальнейшем люди старались обрабатывать алмаз так, чтобы возможно большее количество лучей света, падающих на его грани, претерпевало
поверхностное и внутреннее отражение. Для этого камня требовалось придавать форму многогранника с определенной взаимной ориентировкой граней.
Считается, что первым среди европейцев научился шлифовать алмазы Людвиг Беркем. Он заметил, что при трении одного алмаза о другой они
полируются. В 1454 году он огранил свой первый алмаз, который впоследствии получил название “Санси” . После смерти Беркема секрет шлифовки алмазов
был утрачен, но вскоре был найден снова.
Настоящая красота, блеск и феерическая “игра” лучей света у алмазов раскрывается и достигается в результате специальной механической обработки
природных прозрачных кристаллов, которые после этого называются бриллиантами. Крупные бриллианты называются солитерами. Обработка заключается в
раскалывании или распиливании, последующей обточке и огранке кристаллов со всех сторон для придания им особой формы.
Раскалывание алмазов позволяет при незначительных потерях сырья и небольших затратах труда разделять кристаллы на части для более эффективного
их использования, в частности освобождаться от участков кристалла с дефектами и посторонними включениями. Эта операция требует большого мастерства,
так как даже при одном неосторожном ударе алмаз может быть превращен в осколки, непригодные для изготовления бриллиантов.
Распиливание необходимо для разделения природных кристаллов на части при переработке их в бриллианты. Оно применялось уже в XVII веке. В те
времена для распиливания алмазов использовалась железная проволока, шаржированная алмазным порошком. Процесс распиливания крупных кристаллов
длился помногу месяцев, и при этом расходовалось большое количество алмазной крошки. Распиливание алмаза “Регент” , весившего 410 карат, длилось около
двух лет. Позднее, по-видимому, в середине XIX века, появились алмазные пилы, существенно не отличающиеся от современных. Как говорит Шафрановский
И. И. В своей книге “Алмазы” , они представляют собой тонкий (0.1-0.5 мм) быстро вращающийся металлический диск, на который подается суспензия из
мелкого алмазного порошка. В XX веке появились установки для резки алмазов ультразвуком, для электроэрозионной, лазерной и электронной резки
кристаллов.
Обточка алмазов – одна из самых естественных операций в технологическом цикле изготовления бриллиантов. От нее в значительной мере зависит
степень использования сырья и качество готовых камней. Цель обточки состоит в том, чтобы придать заготовке форму будущего бриллианта, подготовить его к
огранке и вывести все или хотя бы часть дефектов.
До начала XX века алмазы обтачивались вручную. Вот как описывает этот процесс Епифанов В. И. в своей книге “Технология обработки алмазов в
бриллианты” : “… Два алмаза закреплялись в специальных оправках, и обточка проводилась трением их друг о друга. На протяжении многих недель и месяцев
человек с большим усилием обтачивал заготовку для будущего бриллианта. Однако таким способом даже при высоком мастерстве и трудолюбии работника
обеспечить правильную геометрическую форму заготовки было чрезвычайно сложно” .
В начале XX века был изобретен станок для обточки алмазов, в результате чего резко улучшилось качество обработки и возросла производительность
труда. Рабочие органы первых станков приводились во вращение с помощью ножных педалей, а в дальнейшем от электродвигателя. Во второй половине XX
века существенные изменения претерпевает и внешний вид станков.
Огранка является заключительным процессом обработки алмазов с целью придания им эстетической формы, достижения характерного для этого
минерала блеска и “игры света” , а также для устранения трещин, выколов и других поверхностных или близповерхностных дефектов. Шлифование
заключается в придании поверхности заготовки закономерно расположенных граней определенной формы, полирование обеспечивает получение зеркально-
гладкой поверхности на полученных при шлифовке гранях. Огранка по праву считается самым сложным и ответственным процессом при изготовлении
бриллиантов. Для успешного осуществления его помимо знаний и опыта требуется еще художественный вкус. Огранка производится с помощью быстро
вращающегося чугунного диска, в поверхность которого втирается алмазный порошок, разведенный в репейном или оливковом масле. При этом форма
получаемого многогранника в целом и взаимное расположение граней делается с таким расчетом, чтобы большая часть подаваемого света проникала внутрь,
но не проходила насквозь, а возвращалась бы обратно.
Алмаз не только очень сильно преломляет и отражает световые лучи, но и обладает еще одним весьма важным оптическим свойством,
обусловливающим исключительную красоту этого камня. Так, если для красного света показатель преломления составляет 2.402, то для фиолетовых лучей он
достигает 2.465. Разность показателей светопреломления фиолетовых и красных лучей (дисперсия) у алмаза в 5 раз больше, чем у горного хрусталя, и в 2 раза
превышает соответствующую характеристику лучших сотов стекол. Благодаря высокой дисперсии у алмазов сильно выражено свойство разложения белого
цвета на составляющие его цвета радуги. По этой причине один и тот же камень кажется окрашенным в различные цвета в зависимости от положения
источника света и наблюдателя.
Высокие светопреломление и дисперсия создают неповторимую “игру” бриллиантов, выражающуюся в феерическом сочетании блеска верхних граней с
яркими световыми вспышками и непрерывными переливами всех цветов радуги внутри камня при медленном его вращении.
Огранка бриллиантов – сложный и весьма трудоемкий процесс. Обработка крупных камней длится месяцами, а уникальных – занимает несколько лет.
Получаемые в итоге бриллианты составляют около 1/2, а иногда лишь 1/3 первоначальной массы сырого алмаза. Конечная стоимость камня при этом
удваивается или утраивается. Перед огранкой крупных алмазов выполняются специальные расчеты, имеющие целью установит такую форму будущего
бриллианта, которая обеспечит наилучшую “игру” и позволит максимально сохранить массу исходного кристалла. Вследствие этого бриллианты не всегда
изометричны и могут обладать вытянутой и даже каплевидной формой.
Бриллианты различаются общей формой камня и характером огранки, выражающимися в изменчивости числа, очертаний и расположения граней.
По форме в плане среди бриллиантов принято выделять следующие главные типы: круглые, фантазийные (“маркиз” , “груша” и “овал”) , прямоугольные
(“багет”) и прямоугольные со срезанными углами (“изумруд”) . Форма круглых и фантазийных бриллиантов задается при обдирке (обточке) , а остальные
формы достигаются в процессе огранки.
По характеру огранки бриллиантов различаются три основных вида: собственно бриллиантовая, ступенчатая и огранка розой. У камней с
бриллиантовой огранкой грани различных ярусов располагаются в шахматном порядке друг относительно друга. Очертания граней соответствуют ромбу или
треугольнику. Площадка на верхнем конце камня имеет форму правильного многоугольника. Такой вид огранки применяется в основном на бриллиантах
круглой и фантазийной форм. Ступенчатая огранка отличается от бриллиантовой тем, что грани соседних ярусов располагаются одна над другой, а очертания
их соответствуют трапециям или равнобедренным треугольникам. Площадка на верхней поверхности камня имеет форму многоугольника с острыми или
срезанными углами. Этот вид огранки типичен для бриллиантов прямоугольной формы.
Мелкие, а иногда и крупные алмазы нередко гранятся в форме “розы” или “розетки” . При этом типе огранки камень имеет плоское основание, а верхняя
часть его выпуклая и состоит из 6,8,12,24 или 32 сходящихся в одной вершине граней (рис. 3) .
Рисунок 3.
По форме такие бриллианты несколько напоминают бутон розы, чем и объясняется название этого типа огранки. Камни с числом граней 12 и менее
называются “розами д’Анвер” , а с большим числом граней – “коронованными розами” . Иногда применяют огранку двойной розой, при которой верхняя и
нижняя части камня огранены розой. У “розеток” игра света значительно слабее, чем у камней, получивших бриллиантовую огранку, и поэтому при
одинаковом размере, цвете и чистоте бриллианты, шлифованные “розой” составляют обычно около 20% стоимости алмазов, получивших бриллиантовую
огранку.
Огранка “розой” появилась в середине XVII века, а в конце того же века начала применяться бриллиантовая огранка. Последняя непрерывно
совершенствовалась вплоть до разработки в первой половине XX века “идеальной” огранки, а во второй половине новых огранок “Хайлайт-Кат” и
“импариант” .
Бриллиантовая огранка предельно использует оптические свойства алмаза, обеспечивает предельную игру света и блеска, благодаря чему наилучшим
образом раскрывается природная красота минерала.
Для дефектных и цветных алмазов в целях более полного использования сырья допускаются отступления от геометрических параметров идеальной
огранки и применение так называемой практической бриллиантовой огранки нескольких видов. Игра таких бриллиантов снижается либо за счет потерь света,
либо за счет падения дисперсионного эффекта.
Игра бриллиантов во многом зависит не только от геометрии, но и от числа и размеров граней (фацетов) . На крупные бриллианты наносится больше
граней, чем на мелкие. Обычные размеры граней – от 0.5 до 3 мм в зависимости от размеров камня. Бриллианты массой до 0.03 карата обычно имеют простую
огранку – 17 фацетов. Для хороших алмазов массой 0.03-0.05 карата применяется швейцарская огранка на 33 фацета.
Полная огранка на 57 фацетов применяется для бриллиантов массой более 0.05 карата.
В 60-х годах нашего века бельгийский гранильщик М. Вестрайх создал новую форму огранки бриллиантов на 73 фацета, получившую название
“Хайлайт-Кат” . Эта огранка значительно улучшает “игру” камня при небольшом увеличении расхода сырья и рекомендуется для бриллиантов массой более 1
карата.
Для крупных бриллиантов применяется королевская огранка на 86 фацетов и величественная огранка на 102 фацета.
Любовь к своему делу и глубокая вера гранильщиков алмазов в наличие еще не раскрытой красоты камня побуждают их к новым поискам. Как мы
можем узнать из книги Ефремова И. А. “Рассказы о необыкновенном” , инженер Максимо-Эльбе заново рассчитал оптику бриллиантов и разработал новый
способ огранки “непарного” бриллианта “импарианта” . Название происходит от особенностей огранки нового типа. Если обычная огранка строится на
симметриях восьмигранника, то при новом способе огранки площадка бриллианта имеет вид 9-, 11-, 13- или 15-гранника. Наиболее эффектны 11-гранники.
Непарная огранка имеет два преимущества перед обычной бриллиантовой. Во-первых, каждый световой луч, падающий внутрь камня, отражается и
выходит обратно через две наклонные грани, а во-вторых, выходящие из кристалла световые лучи образуют более широкий и приемлемый для глаза спектр,
благодаря чему такой бриллиант кажется значительно красивее, чем с обычной огранкой.
По блеску “импариант” на 25-30% превосходит бриллианты с четным числом граней. Повышенный блеск и “игра” визуально улучшают цвет камня, и
поэтому желтый “импариант” производит впечатление более белого, чем такой же камень, обработанный обычным способом. Однако если симметричный
бриллиант можно гранить ручным способом, то “импариант” нельзя получить без специального оборудования.
К особому типу относятся ступенчатые огранки бриллиантов. Параметры идеальной геометрии для них не рассчитаны, но установлены специальные
условия по обеспечению максимальной “игры” света и цветового эффекта камней. Среди бриллиантов ступенчатой огранки различаются несколько
разновидностей: багет, трапецеидальный багет, “изумруд” и др. Для всех бриллиантов этого типа характерна форма по рундисту прямоугольник с острыми или
срезанными углами. Высота ярусов уменьшается по направлению от рундиста к калетте и от рундиста к площадке. Ширина площадки составляет 60-70%
ширины бриллианта.
В начале 60-х годов появились сообщения о создании принципиально новой формы огранки алмазов, получившей название “принцесса” . Разработка ее
заняла 13 лет, был изготовлен специальный инструмент и изменены способы обработки алмазов на всех основных операциях – распиливании, обточке и
огранке.
Бриллианты “принцесса” имеют форму пластинки с правильно чередующимися канавками на нижней поверхности. Каждая пластинка имеет форму
квадрата, прямоугольника, многоугольника и т.д. Верх пластинки шлифуется в виде таблитчатой площадки с небольшим количеством граней, а них ее изрезан
серией У-образных канавок, “стенки” которых наклонены под углом 41°к рассекаемой плоскости. Благодаря этому достигается полное внутренне отражение
света.
Наивысшую оценку получил бриллиант “Принцесса” , имеющий форму сердца. Сверху у него вид в совершенстве отполированных двух полукругов,
соприкасающихся в одной точке, и касательных к ним, сходящихся под углом 90°.
На нижней поверхности нанесены канавки на расстоянии 0.9 мм друг от друга. При закреплении в ювелирных изделиях бриллианты с огранкой
“принцесса” складываются в виде разнообразных орнаментов.
Из одного октаэдрического кристалла алмаза путем распиливания можно получить два бриллианта круглой формы или четыре бриллианта формы
“принцесса” , причем с гораздо меньшими потерями сырья. Новый способ огранки позволяет стандартизировать производство камней любой формы и
размеров, рационально использовать алмазы-сырцы различной формы, а также с успехом изготавливать бриллианты из значительной части “отходов” ,
имеющих форму треугольных пластинок, которые получаются при обкалывании крупных кристаллов в процессе первичной обработки.
Наиболее крупными, известными и ценными историческими алмазами, принадлежащими нашей стране, являются “Орлов” и “Шах” .
История первого из этих камней – алмаза “Орлов” – началась в Индии. Здесь в начале XVII века в Голконде был найден один из крупнейших в стране
алмазов. Он представлял собой природный осколок крупного кристалла, масса которого оценивалась примерно в 400 карат. В таком виде камень попал к внуку
Акбара, принадлежащему к 10-му поколению Тимура. Этот представитель династии Великих Монголов называл себя Джехан-шахом – властителем мира. Он
был большим любителем, знатоком и собирателем драгоценных камней и даже сам иногда занимался их обработкой. По его приказу алмаз был передан в
огранку. Гранильщик стремился максимально сохранить массу алмаза и поэтому в основном лишь подшлифовывал природные грани и сколы камня, чем и
вызвана внешняя не совсем правильная форма бриллианта. Несмотря на старания гранильщика, алмаз в процессе обработки потерял примерно половину своей
массы и в ограненном виде весит 194.8 карата. Согласно преданию, Джехан-шах не только не заплатил мастеру за работу, но даже велел отобрать у него все
сбережения в качестве компенсации за якобы испорченный камень.
В середине XVII века престол Джехан-шаха захватил его сын, который заточил отца в темницу.
В 1665 году новый правитель Ауренг-Зеб, демонстрируя свои богатства известному путешественнику и знатоку драгоценных камней Ж. Тавернье,
разрешил ему взвесить и описать главнейшие камни.
Среди них был “Орлов” . В 1666 году Ауренг-Зеб завладел другим крупным алмазом, ограненным в форме индийской розы, который весил 186 карат и
был прекрасной парой “Орлову” .
Существует предание, что оба эти камня во второй половине XVII века были вставлены в глаза индийского идола в Серингане, откуда их в начале XVIII
века выкрал французский солдат. Затем алмазы попали к шаху Надиру и были вставлены в его трон, причем “Орлову” было присвоено название “Дерианур”
(море света) , а второму камню – “Коинур” (гора света) . Дальнейшая судьба камней оказалась различной.
“Орлов” после смерти шаха Надира бал вторично выкраден и несколько раз переходил из рук в руки, пока не попал к Григорию Сафрасу, который в 1767
году положил бриллиант в Амстердамский банк. В 1772 году он продал камень племяннику своей жены, придворному ювелиру Ивану Лазареву, а тот в 1773
году перепродал алмаз графу Орлову за 400000 рублей. Орлов подарил алмаз Екатерине II в день ее именин 24 ноября 1773 года. С этого времени “Дерианур”
под названием “Орлов” украшал навершие скипетра русских царей. Скипетр, в который вставлен этот бриллиант, стоил по оценке 1865 года 2399410 рублей
серебром.
“Орлов” представляет собой прекрасный бриллиант чистейшей воды слабого синевато-зеленоватого оттенка. Размеры его 223235 мм, масса 194.8
карата. Камень со всех сторон покрыт многочисленными трех- и четырехугольными фацетами, очень хорошей и чистой огранки индийской работы.
Высказывавшиеся некоторыми учеными предположения о том, что “Орлов” и “Коинур” являются обломками одного крупного кристалла, ошибочны, потому
что эти алмазы существенно различаются по окраске: “Коинур” имеет сероватый надцвет с небольшой мутью.
Второй наш знаменитый алмаз также имеет свою интересную историю. “Шах” является почти не обработанным крупным камнем, который
представляет собой сильно вытянутый природный кристалл-октаэдр, напоминающий по общей конфигурации скошенную ромбическую призму. Часть граней
сохранилась в естественном виде. На трех пришлифованных поверхностях видны прекрасно выгравированные надписи на персидском языке. На более тонком
конце камня имеется исключительная по чистоте исполнения круговая борозда глубиной около 0.5 мм. Алмаз отличается безукоризненной прозрачностью
(чистотой) и имеет цвет воды с желтовато-бурым оттенком. Масса его 88.7 карата.
30 января 1829 года в ходе вспыхнувших в Тегеране беспорядков, организованных националистами, был убит русский посол А. С. Грибоедов. Убийство
дипломата великой державы грозило серьезными осложнениями, и поэтому для разрешения конфликта в Петербург был направлен сын Аббаса-Мирзы принц
Хосрев-Мирза. Он передал русскому правительству одну из величайших драгоценностей персидского двора – алмаз “Шах” , который явился своего рода
выкупом за Грибоедова.
Крупнейшим в мире алмазом является “Куллинан” , названный так по имени одного из владельцев южноафриканского рудника “Премьер” . Найденный
в январе 1905 года, камень весил 3106 карат, достигал размеров кулака (56.510 см) и являлся лишь обломком очень крупного октаэдрического кристалла.
Правительство Трансвааля, бывшего с 1902 года колонией Англии, преподнесло этот алмаз английскому королю Эдуарду VII в день его рождения в 1907 году.
Обработка алмаза была доверена лучшему гранильщику Европы Иозефу Асскеру. Он умел, как говорят шлифовальщики, “открыть” камень. Для этого
требовалось найти на поверхности алмаза точку, пришлифовав которую можно заглянуть внутрь и определить направление одного единственного удара,
позволяющего расчленить камень по уже имеющимся трещинам и освободиться от посторонних включений в нем.
В “Куллинане” имелись трещины, и поэтому из него нельзя было изготовить один гигантский бриллиант. Несколько месяцев изучал Иозеф Асскер
уникальный алмаз, прежде чем сделал на нем еле заметную царапину. После этого в присутствии нескольких знаменитых ювелиров, среди торжественной
тишины Асскер приставил к царапине стамеску, ударил по ней молотком и… потерял сознание. Но расчет оказался правильным. Придя в сознание, Асскер еще
несколько раз повторил эту операцию на возникших от первого удара осколках, получив в итоге 2 очень крупных монолитных блока, 7 средних и около сотни
мелких кусочков чистейшей воды голубовато-белого цвета. Еще два года ушло на их огранку. В 1912 году, когда все было готово, в Париже по этому поводу
был дан грандиозный банкет.
Один из красивейших бриллиантов мира “Южная звезда” изготовлен из алмаза, найденного в 1853 году невольницей-негритянкой в провинции
Минас-Жерайс, в Бразилии. За драгоценную находку невольница получила свободу, однако старателю, у которого она работала, алмаз счастья не принес!
Сразу же после находки камня возник судебный процесс с хозяином земельного участка, на котором алмаз был найден. Для оплаты судебных издержек нужны
были большие деньги, и старателю пришлось заложить камень. Потом, ужу выиграв процесс, но, не имея денег для выкупа камня в срок, он лишился алмаза,
заболев с горя, и вскоре умер. В необработанном виде этот камень весил 254 карата и был продан за 915000 франков. Шлифовкой алмаза занимался
гранильщик Форзангер, который в 1852 году вместе с английской королевой Викторией произвел переогранку знаменитого “Коинура” . Бриллиант “Южная
звезда” весит 125 карат.
Богатую историю имеет очень красивый и широко известный бриллиант “Санси” . Он совершенно чистый и прозрачный, огранен двойной розой,
весит 53.5 карата (рис. 5) .
Рисунок 5 По преданию это первый отшлифованный Беркемом алмаз, принадлежавший Карлу Смелому. Позднее камнем владел герцог Бургундский, а
в 1477 году после битвы при Нанси, где герцог был убит, попал в руки солдата. Солдат продал блестящий камешек пастору за один гульден, а пастор с выгодой
для себя перепродал бриллиант за три гульдена. В середине XVI века алмазом владел король Португалии Антон, который, нуждаясь в деньгах, продал его за
100000 франков одному французу. Последний перепродал бриллиант барону Санси, по фамилии которого камень и получил свое название. В 1589 году король
Генрих III обратился к Санси с просьбой прислать ему бриллиант, с тем, чтобы под заклад его достать денег для найма солдат. Санси послал камень со своим
верным слугой, который пал жертвой разбойников. Поскольку бриллиант не появлялся в продаже, Санси предположил, что слуга проглотил его. Труп слуги
разыскали и при вскрытии в желудке действительно нашли пропавший бриллиант. Впоследствии алмазом владели английский король Яков II, затем
французские короли Людовик XIV и Людовик XV.
После первой французской революции “Санси” исчез и только в 1830 году был выставлен на продажу французским торговцем. Русский промышленник
П. Н. Демидов купил бриллиант за 500000 франков. Однако французское правительство возбудило по поводу этой покупки процесс, длившийся несколько лет,
и Демидов смог получить алмаз только в 1835 году.
Краткие сведения по некоторым алмазам и бриллиантам
Название
камня
Масса
в каратах
Место и
время находки
Примечание
“Куллинан”
3106
Южная
Африка, 1905
Изготовлено 105
бриллиантов общей
массой 1063.65 карата
“Звезда Сьерра-
Леоне”
968.9
Западная
Африка
Стоимость алмаза
около 12 млн. Долларов
“Лесото Браун”
601.25
Лесото,
1967
Изготовлено 17
бриллиантов, масса
большего 70 карат
“Кимберли”
503
Южная
Африка, 1900
“Виктория”
469
Южная
Африка, 1884
Изготовлен
бриллиант массой 185
карат
“Де Бирс”
428.5
Южная
Африка, 1888
“Снежная
королева”
426
Южная
Африка, 1954
Изготовлено 3
бриллианта
“Регент”
410
Индия,
1701
Изготовлен
бриллиант массой 136.9
карата
“Красный
крест”
380
Южная
Африка
“Первая роза”
353.9
Южная
Африка, 1978
Продан за 12 млн.
Долларов
“Вентер”
511.25
Южная
Африка, 1952
“Орлов”
189.62
Индия,
XVII век
“Коинур”
186
Индия,
XVI век
Масса после
переогранки 106 карат
“Луна”
183
Южная
Африка
“Картье”
130
Африка,
1974
Изготовлен
бриллиант массой 107
карат
“Золотой алмаз”
133
Южная
Африка, 1913
Масса после
огранки 127 карат
“Голубой
Тавернье”
112.25
Индия
К числу красивейших камней относится знаменитый розовый алмаз (54.5 карата) , найденный в середине XX века в Танзании. Владелец рудника
преподнес его английской принцессе Елизавете по случаю ее бракосочетания. После огранки камня был получен бриллиант массой 23.6 карата, относящийся
по качеству и необычной окраске к числу ценнейших бриллиантов мира.
В Алмазном Фонде в Кремле собрано свыше 1500 камней, отличающихся исключительной чистотой и прозрачностью, нежно-голубыми и
благородными зеленоватыми оттенками. Самым лучшим и крупным присвоены почетные имена. Таких алмазов в коллекции уже свыше трехсот.
Ввиду исключительной твердости алмаза даже огранка его связана с большими трудностями. Очевидно, что еще труднее гравировка на этом самом
крупном на земле минерале. Кроме надписей, выгравированном на алмазе “Шах” , известно лишь три примера резьбы по алмазу. На Парижской выставке 1857
года в итальянском отделе демонстрировалась одна такая работа Якова Ломбардского. Она представляла собой алмаз с искусно выгравированной головой
мужчины. Известен также поясной портрет Нерона, выгравированный на алмазе в XVIII столетии Иоанном Констанци. В государственном Эрмитаже в
Санкт-Петербурге хранится вырезанная на алмазе печать изумительно тонкой работы.
Первая примитивная добыча алмазов проводилась в Индии задолго до начала нашей эры. Много веков эта страна оставалась единственным
поставщиком алмаза на мировой рынок. И лишь в начале XVIII века стало известно об открытии алмазных месторождений в Бразилии. Новые месторождения
оказались крупнее и богаче, в результате чего Бразилия опередила Индию по добыче алмазов. Это первенство она сохраняла, пока во второй половине XIX
века не были открыты богатейшие месторождения Южной Африки.
Долгое время алмазы добывали рабы, уделом которых был непосильный ручной труд в сыром мраке подземных выработок.
В конце XIX века были открыты коренные месторождения алмазов. Их разработка ведется обычно следующим образом. На расстоянии 300-400 метров
от трубки проводят шахту. Ее ствол соединяют с трубкой горизонтальным тоннелем – главной штольней. Выемку кимберлита производят камерами высотой
10-12 метров. Одна главная и несколько вспомогательных штолен позволяют выбирать блок высотой до 200 метров. После этого шахту углубляют на 200
метров, и весь цикл работ повторяется снова.
Итак, за несколько десятилетий XX века люди узнали об алмазных месторождениях значительно больше, чем за предшествующие тысячелетия.
Особенно плодотворными оказались последние 20-25 лет, когда стали развиваться количественное изучение условий образования и количественное
прогнозирование алмазных месторождений. В итоге к настоящему времени установлены основные черты строения и образования кимберлитовых провинций,
главнейшие закономерности пространственного распределения богатых и бедных алмазами кимберлитов, условия возникновения богатых россыпных
месторождений. На базе теоретических исследований разработаны принципиально новые методические приемы прогнозирования.
Однако все эти результаты следует считать лишь началом новейшего этапа изучения алмазных месторождений. Не вызывает сомнений, что развитие
современной науки в скором времени приведет к открытиям, которые еще больше приблизят нас к познанию сокровенных тайн глубинных процессов на
нашей планете и позволят еще эффективнее вести поиски месторождений полезных ископаемых.
Эти и другие важные в научном и практическом отношении проблемы ждут своих “колумбов” ! Решение их будет способствовать развитию народного
хозяйства, укреплению и повышению экономического потенциала России.
Краткая характеристика: алмаз, графит и уголь
Кристаллические решетки графита не имеют прочных связей, они представляют собой отдельные чешуйки и как бы скользят друг по другу, легко отделяясь от общей массы. Графит часто используют в качестве смазки для трущихся поверхностей. Уголь состоит из мельчайших частиц графита и таких же малых частиц углерода, находящегося в соединении с водородом, кислородом, азотом. Кристаллическая решетка алмаза жесткая, компактная, обладает высокой твердостью. Тысячелетиями люди даже не подозревали, что эти три вещества имеют что-то общее. Все это - открытия более позднего времени. Графит серый, мягкий, жирный на ощупь совсем не похож на черный уголь. Внешне он скорее напоминает металл. Алмаз - сверхтвердый, прозрачный, сверкающий, по внешнему виду совсем отличен от графита и угля, (подробнее: ). Никаких признаков их родства не давала и природа. Месторождения угля никогда не соседствовали с графитом. В их залежах никогда геологи не обнаруживали сверкающих кристаллов алмаза. Но время не стоит на месте. В конце XVII века флорентийским ученым удалось сжечь алмаз. После этого не осталось даже крохотной кучки золы. Английский химик Теннант через 100 лет после этого установил, что при сжигании одинаковых количеств графита, угля, и алмаза образуется одинаковое количество углекислого газа. Этот опыт открыл истину.Взаимопревращения алмаза, графита и угля
Сразу же ученых заинтересовал вопрос: а возможно ли превращение одной аллотропической формы углерода в другую? И ответы на эти вопросы были найдены. Оказалось, что алмаз полностью переходит в графит , если его нагреть в безвоздушном пространстве до температуры 1800 градусов. Если через уголь пропускают электрический ток в специальной печи, то он превращается в графит при температуре 3500 градусов.Превращение - графита или угля в алмаз
Труднее далось людям третье превращение - графита или угля в алмаз . Почти сто лет пытались осуществить его ученые.Получить из графита алмаз
Первым был, видимо, шотландский ученый Генней . В 1880 году он начал серию своих опытов. Он знал, что плотность графита - 2,5 грамма на кубический сантиметр, а алмаза - 3,5 грамма на кубический сантиметр. Значит, надо уплотнить укладку атомов и получить из графита алмаз , решил он. Он брал прочный стальной орудийный ствол, наполнял его смесью углеводородов, прочно закрывал оба отверстия и накаливал до красного каления. В раскаленных трубах возникало гигантское, по понятиям того времени, давление. Не раз оно разрывало сверхпрочные орудийные стволы, как авиационные бомбы. Но все-таки некоторые выдержали весь цикл нагреваний. Когда они остыли, Генней нашел в них несколько темных, очень прочных кристаллов.Я получил искусственные алмазы,- решил Генней.
Способ получения искусственных алмазов
Через 10 лет после Геннея французский ученый Анри Муассон подверг стремительному охлаждению насыщенный углеродом чугун. Мгновенно застывшая поверхностная корка его, при остывании уменьшаясь в размерах, подвергала внутренние слои чудовищному давлению. Когда затем Муассон растворял в кислотах чугунные ядрышки, он находил в них крохотные непрозрачные кристаллики.Я нашел еще один способ получения искусственных алмазов !- решил изобретатель.
Проблема искусственных алмазов
Спустя еще 30 лет, проблемой искусственных алмазов стал заниматься английский ученый Парсонс . В его распоряжении были гигантские прессы принадлежавших ему заводов. Он стрелял из пушки прямо в дуло другого оружия, но алмазов ему получить не удалось. Впрочем, уже во многих развитых странах мира лежали в музеях искусственные алмазы разных изобретателей. И было выдано не мало патентов на их получение. Но в 1943 году английские физики подвергли скрупулезной проверке полученные искусственным путем алмазы. И оказалось, что все они не имеют ничего общего с настоящими алмазами, кроме только алмазов Геннея. Они оказались настоящими. Это сразу же стало загадкой, остается загадкой и сегодня.Превращение графита в алмаз
Наступление продолжалось. Во главе его встал лауреат Нобелевской премии американский физик Перси Бриджмен . Почти полвека занимался он усовершенствованием техники сверхвысоких давлений. И в 1940 году, когда в его распоряжении оказались прессы, могущие создавать давление до 450 тысяч атмосфер, он начал опыты по превращению графита в алмаз . Но осуществить это превращение он не смог. Графит, подвергнутый чудовищному давлению, остался графитом. Бриджмен понимал, чего не хватает его установке: высокой температуры. Видимо, в подземных лабораториях, где создавались алмазы, играла роль и высокая температура. Он изменил направление опытов. Ему удалось обеспечить нагрев графита до 3 тысяч градусов и давление до 30 тысяч атмосфер. Это было уже почти то, что, как мы знаем теперь, необходимо для алмазного превращения. Но и недостающее «почти» не позволило Бриджмену достичь успеха. Честь создания искусственных алмазов досталась не ему.Первые искусственные алмазы
Первые искусственные алмазы были получены английскими учеными Бэнди, Холлом, Стронгом и Вентроппом в 1955 году. Они создавали давление в 100 тысяч атмосфер и температуру в 5000 градусов. В графит добавляли катализаторы - железо, ром, марганец и т. д. И на границе графита и катализаторов возникли желто-серые непрозрачные кристаллы технических искусственных алмазов. Что ж, алмаз идет не только на брилианты, он используется и на заводах, и на фабриках. Впрочем, несколько позже американские ученые нашли способ получать и прозрачные кристаллы алмаза. Для этого грант подвергают давлению в 200 тысяч атмосфер, а затем электрическим разрядом нагреванию до температуры 5 тысяч градусов. Кратковременность разряда - он длится тысячные доли секунды - оставляет установку холодной, и алмазы получаются чистыми и прозрачными.Создание искусственных алмазов
Советские ученые пришли к созданию искусственных алмазов своим путем. Советский физик О.И. Лейпунский провел теоретические исследования и заранее установил те температуры и давления, при которых возможно алмазное превращение графита. Цифры эти в те годы - это было в 1939 году - показались удивительными, стоящими за границами достижимого для современной техники: давление не менее 50 тысяч атмосфер и температура 2 тысячи градусов. И все-таки, за стадией теоретических расчетов пришла пора создания опытных конструкций, а затем и промышленных установок. И сегодня работают многочисленные устройства, выпускающие искусственные алмазы и другие, еще более твердые вещества. Высшее достижение природы в твердости материала не только достигнуто, но уже и перекрыто. Такова история открытия третьего превращения углерода, самого важного для современной техники.Как алмаз возник в природе
Но что осталось самого удивительного в алмазном превращении углерода? То, что ученые до сих пор не понимают, как алмаз возник в природе ! Известно, что единственным коренным месторождением алмазов являются кимберлитовые трубки . Это глубокие цилиндрические колодцы диаметром в несколько сот метров, заполненные синей глиной - кимберлитом, с которой вместе и были вынесены на поверхность земли драгоценные камни.
Гипотеза глубинного рождения алмазов
Наиболее ранней была гипотеза глубинного рождения алмазов . Согласно этой гипотезе, сверкающие кристаллы выделились из расплавленной магмы на глубине около 100 километров, а затем вместе с магмой по трещинам и разломам медленно поднимались к поверхности. Ну а с глубины в 2-3 километра магма прорывала и вырывалась на поверхность, образуя кимберлитовую трубку.Взрывная гипотеза
На смену этой гипотезе пришла другая, вероятно, ее следует назвать взрывной гипотезой . Ее выдвинули Л. И. Леонтьев, А. А. Кадемекий, В. С. Трофимов . По их мнению, алмазы возникают на глубине всего 4-6 километров от земной поверхности. А требующееся для возникновения алмазов давление создается взрывом, вызванным некоторыми взрывчатыми веществами, проникшими в занимаемые магмой полости из окружающих осадочных пород. Это могут быть нефть, битумы, горючие газы. Авторы гипотезы предложили несколько вариантов химических реакций, в результате которых образуются взрывчатые смеси и возникает свободный углерод. Эта гипотеза объясняла и высокую температуру, требующуюся для алмазного превращения, и гигантское давление. Но не все особенности кимберлитовых трубок она объясняла. Очень легко было доказать, что породы кимберлитовой трубки образовались при давлении, не превышающем 20 тысяч атмосфер, но невозможно доказать, что они возникли при более высоком давлении. Сегодня геофизики достаточно точно установили, для каких пород требуются те или иные давления и температуры образования. Скажем, постоянный спутник алмаза - минерал пироп - требует 20 тысяч атмосфер, алмаз - 50 тысяч. Большее, чем для пиропа, и меньшее, чем для алмаза, давление требуют коэсит, стишовит, пьезолит. Но ни этих, ни других пород, требующих для своего образования столь высоких давлений, в кимберлите нет. Единственное исключение здесь - алмаз. Почему это так? Ответить на этот вопрос решил доктор геолого-минералогических наук Э. М. Галымов . Почему, спросил он себя, давление в 50 тысяч атмосфер должно быть обязательно свойственно всей массе магмы, в которой творятся алмазы? Ведь магма - поток. В ней возможны и вихри, и быстрины, и гидравлические удары, и пузырьки возникающей местами кавитации.Гипотеза рождения алмаза в режиме кавитации
Да, именно кавитация ! Это удивительно неприятное явление, несущее не мало бед гидравликам! Кавитация может возникнуть на лопастях гидравлической турбины, если она хоть чуть-чуть вышла за границы рассчитанного режима. Такая же беда может постичь и лопасти гидравлического , перешедшего на форсированный режим. Кавитация может разрушить и лопасти пароходного винта, словно бы надорвавшегося в борьбе за скорость. Она губит, разрушает, разъедает. Да, это точнее всего: разъедает! Сверхпрочные стали, блиставшие зеркальной полировкой поверхностей, превращаются в рыхлую пористую губку. Словно тысячи крохотных беспощадных и жадных ртов рвали по крохам металл в том месте, где его изгрызла кавитация. Да еще ртов, которым «по зубам» легированный металл, от которого отскакивает напильник! Не мало аварий турбин и насосов, гибели пароходов и теплоходов произошло из-за наличия кавитации. И ста лет не прошло, как разобрались, что же это такое - кавитация. А действительно, что же это такое? Представим поток жидкости, движущейся в трубе переменного сечения. Местами, в сужениях, скорость течения растет, местами, там, где поток расширяется, скорость течения падает. Одновременно, но по обратному закону изменяется давление внутри жидкости: там, где вырастает скорость, резко падает давление, а там, где скорость уменьшается - давление растет. Этот закон обязателен для всех движущихся жидкостей. Можно представить, что при некоторых скоростях давление падает до той величины, при которой жидкость закипает, и в ней возникают пузырьки пара. Со стороны кажется, что жидкость в месте кавитации начала кипеть, ее заполняет белая масса крохотных пузырьков, она становится непрозрачной. Вот эти-то пузырьки и являются главной бедой при кавитации. Как рождаются и как умирают кавитационные пузырьки, еще недостаточно изучено. Неизвестно, заряжены ли внутренние их поверхности. Неизвестно, как ведет себя вещество паров жидкости в пузырьке. А Галымову было поначалу неизвестно, могут ли вообще возникнуть кавитационные пузырьки в магме, заполняющей кимберлитовую трубку. Ученый произвел расчеты. Оказалось, что кавитация возможна при скоростях течения магмы, превышающих 300 метров в секунду. Такие скорости легко получить для воды, но может ли течь с такой же скоростью тяжелая, густая, вязкая магма? Снова расчеты, расчеты и долгожданный ответ: да, может! Для нее возможны скорости и в 500 метров в секунду. Дальнейшие расчеты должны были выяснить, будут ли достигаться в пузырьках требующиеся величины температуры и давления - 50 тысяч атмосфер давления и 1500 градусов температуры. И эти расчеты дали положительные результаты. Средняя величина давления в пузырьке в момент охлопывания достигала миллиона атмосфер! А максимальное давление может быть в десять раз больше. Температура же в этом пузырьке имеет величину в 10 тысяч градусов. Что и говорить, условия далеко перешагнули через предельные для алмазного превращения. Скажем сразу, условия, которые создает кавитационный пузырек для зарождения алмаза, очень своеобразны. Помимо температур и давлений, по временам возникающих в крохотных объемах этих пузырьков, там проносятся ударные волны, сверкают удары молний - вспыхивают электрические искры. Звуки вырываются за пределы узкого участка жидкости, охваченного кавитацией. Соединяясь, они воспринимаются как своеобразное гудение, подобное тому, которое доносится из закипающего чайника. Но именно такие условия являются идеальными для зарождающегося алмазного кристалла. Поистине, его рождение происходит в грозе и молниях. Можно упрощенно и опуская многие детали представить происходящее внутри кавитационного пузырька. Вот повысилось давление жидкости, и кавитационный пузырь начинает исчезать. Двинулись к центру его стенки, и от них сразу же отрываются ударные волны. Они движутся в ту же сторону к центру. Не надо забывать об их особенностях. Во-первых, они движутся со сверхзвуковой скоростью, во-вторых, за ним остается крайне возбужденный газ, у которого резко поднялись и давление, и температура. Да, это та же самая ударная волна, что движется по куску горящего тола и превращает мирно горение в яростный, всесокрушительный взрыв. В центре пузырька ударные волны, бегущие с разных сторон, сходятся. При этом плотность вещества в этой точке схождения превосходит плотность алмаза. Трудно сказать, какую форму там приобретает вещество, но оно начинает расширяться. При этом ему приходится преодолевать противодавление, измеряемое миллионами атмосфер. За счет этого расширения оказавшееся в центре пузырька вещество охлаждается с десятков тысяч градусов всего до тысячи градусов. И родившийся в первые мгновения расширения зародыш кристалла алмаза сразу попадает в область температур, при которых ему уже не грозит превращение в графит. Мало того, новорожденный кристаллик начинает расти. Таково, по Галымову, таинство рождения редчайшего из творений природы и драгоценнейшего для современной техники кристалла, одного из аллотропных состояний того самого элемента, которому обязана своим существованием жизнь на нашей планете. Но это совершенно другая сторона в судьбе углерода, которому обязаны своим существованием алмаз, графит и уголь.Referats
Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней.
В. И. Ленин “Материализм и эмпириокритицизм”
Кристаллы встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Что же такое кристаллы?
В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это многогранники с плоскими гранями и прямыми ребрами. Правильные и совершенные формы этих камней, безукоризненная гладкость их граней поражают нас. Трудно поверить, что такие идеальные многогранники образовались сами, без помощи человека. Вот эти-то камни с природной симметричной многогранной формой и называются кристаллами.
Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры их достигают подчас человеческого роста. Встречаются кристаллы-лепестки тоньше бумаги и кристаллы-пласты в несколько метров толщиной. В музее Горного Института в Санкт-Петербурге хранится кристалл горного хрусталя высотой около метра и весом больше тонны, который много лет служил тумбой у ворот одного из домов в Свердловске.
Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром говорят: “кристально чистый” .
Чешский писатель Карел Чапек в своих “Записках из Англии” пишет: “... Есть кристаллы огромные, как колоннада храма, нежные, как плесень, острые, как шипы; чистые, лазурные, зеленые, огненные, черные; математически точные, совершенные, похожие на конструкции сумасбродных, капризных ученых... Есть кристаллические пещеры, чудовищные пузыри минеральной массы... И в человеке таится сила кристаллизации...” Рассмотрим кристаллы разных веществ. Как отличить их друг от друга? По цвету? По блеску? Нет, это признаки ненадежные. К примеру, кристаллы кварца могут быть бесцветными, золотистыми, коричневыми, черными, сиреневыми, лиловыми. В музее в Санкт-Петербурге хранится коллекция кристаллов природного корунда сорока различных цветов и оттенков: Кроваво-красный рубин, лазорево-синий или голубой сапфир, бесцветный лейкосапфир, черный наждак- все это один и тот же минерал корунд или окись алюминия.
Приглядевшись к кристаллам внимательнее, нетрудно увидеть их гораздо более характерную особенность: кристаллы разных веществ отличаются друг от друга своими формами.
Давно прошли те времена, когда считали, что кристаллы - это только естественные многогранники, и поэтому думали, что кристаллы встречаются редко, считали их игрой природы. Кристаллы не надо специально искать. Наоборот, не найдешь таких металлов и почти не встретишь таких камней, которые не были бы кристаллическими. Но в большинстве своем камни и металлы - это поликристаллы, т.е. сростки многих мелких кристаллических “зерен” , и в этих сростках уже неразличимы многогранные формы отдельных монокристаллов. Да и не только неразличимы: этих форм просто нет, и не вырастает монокристальное зерно многогранником потому, что со всех сторон теснят его такие же монокристаллы. Поэтому в очертаниях зерна уже не остается следов многогранника.
Нередко образуется поликристалл столь мелкозернистый, что ни в лупу, ни в микроскоп нельзя различить в нем отдельные кристаллики. Как же убедиться в его кристаллическом строении? Каков же самый характерный, самый основной признак кристалла?
Ответ гласит: самая характерная особенность кристалла - это его атомная структура, правильное, симметричное, закономерное расположение атомов.
Кристаллы построены правильно, строго закономерно. И в них тоже атомы, ионы, молекулы не находятся в покое, но частицы не сталкиваются друг с другом, потому что все они расположены правильным строем и каждая может колебаться около определенного положения. Эти правильные ряды частиц в пространстве, трехмерные решетки из атомов, образуют кристаллическую структуру.
Структура всех кристаллических веществ периодична и закономерна. Во всех кристаллах частицы выстраиваются симметричными правильными рядами, плоскими сетками, трехмерными решетками.
Во всех кристаллах, во всех твердых веществах частицы расположены правильным четким строем, выстроены симметричным, повторяющимся узором. Пока есть этот порядок - существует твердое тело, кристалл. Нарушен порядок, рассыпался строй частиц - значит, кристалл расплавился, превратился в жидкость или испарился, перейдя в пар.
Одинаков ли порядок, строй атомов в разных твердых телах? Конечно, нет. Природа бесконечно разнообразна и не любит повторений. Строй атомов железа совсем не похож на постройку атомов в кристалле льда. В каждом веществе есть именно свой, характерный узор и порядок расположения атомов. И от того, каков этот порядок, зависят свойства вещества. Одни и те же атомы одного “сорта” , располагаясь по-разному, образуют вещества совсем разных свойств.
Посмотрим, например, на атомы углерода.
Сажа или копоть, - мягкий черный порошок, собирающийся на дне кастрюли или в печной трубе, - это углерод.
Уголь, древесный или каменный, - это тоже углерод.
Графит, мягкий стержень карандаша, выдерживает очень высокие температуры, это кристалл, сложенный из атомов углерода.
Есть и другая форма кристаллов углерода - алмаз, самый дорогой и самый красивый из драгоценных камней. Алмаз очень твердый, тверже всех камней на Земле. Им можно резать, шлифовать и сверлить любые твердые камни и металлы.
Трудно поверить, что алмаз и графит сложены из одних и тех же атомов углерода. Графит мягкий, непрозрачный, черный. Алмаз твердый, прозрачный, искрящийся всеми цветами радуги. Графит огнеупорный, алмаз легко горит.
Структура кристалла определяет свойства вещества и его форму. А правильная многогранная форма - это следствие атомной структуры. Плоские грани кристалла отвечают плоским сеткам кристаллической решетки, острые прямые ребра - рядам атомов в решетке.
Каждое кристаллическое вещество можно отличить от другого по его атомной структуре. В одних кристаллах решетки очень простые, в других сложные. В разных веществах различны расстояния между частицами в решетке. Но все эти расстояния очень малы, это стомиллионные доли сантиметра (ангстремы) .
Во всех кристаллических веществах атомы, ионы, молекулы образуют симметричные ряды, сетки и решетки. Правильное повторяющееся расположение частиц обязательно для кристаллов, оно является их основной особенностью, отличающей их от не-кристаллов. На вопрос, что же такое кристаллы, ответ таков: кристаллы - это вещества, в которых составляющие их частицы расположены строго периодически, образуя геометрически закономерную кристаллическую структуру.
Кристаллическая структура обнаружена не только в природных многогранниках камней, в кристаллических горных породах и в металлах, но и в очень многих других телах. Уж на что, казалось бы, глина не похожа на кристаллы, но и она состоит из мельчайших кристаллических частичек. Даже в таких веществах, как человеческие кости, волосы, волокна шерсти, шелк, обнаружено кристаллическое строение.
Громадное большинство твердых веществ на Земле являются кристаллическими. Только кристаллы - большей частью не те прекрасные многогранники, которыми мы любуемся в музеях, а крохотные, подчас невидимые глазом зернышки. Однако внутреннее строение этих невзрачных зерен столь же красиво и удивительно закономерно, как и строение чудесных больших многогранников.
С самых ранних времен человеческой культуры люди ценили красоту драгоценных камней.
Алмаз! Это название известно каждому. С ним ассоциируются представления о несравненном блеске и непревзойденной твердости. Со вторым свойством связано и название минерала, которое происходит или от арабского слова “ал-мас” (“твердейший”) или от греческого “адамас” (“непреодолимый, несокрушимый”) .
Алмазы издавна использовались в качестве самых изысканных украшений и большое валютное значение. Прозрачные бесцветные или красиво окрашенные кристаллы алмаза, пригодные для огранки, являются драгоценными камнями 1-го класса, так же как сапфир, рубин, изумруд, александрит, эвклаз. Ювелиры разделяют алмазы почти на 1000 сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков.
С конца XIX века алмазы начинают применяться на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов. Достаточно напомнить, что по оценкам западных экономистов промышленный потенциал США в случае отказа от импорта алмазов упадет в 2-3 раза. Применение алмазного инструмента существенно повышает чистоту обработки деталей, а производительность труда возрастает при этом в среднем на 50 %.
Массу алмазов принято измерять в каратах. Каратом в Древней Греции называли семена рожкового дерева, по форме напоминающие крупную горошину. После высушивания семена имели сравнительно постоянную массу - от 150 до 220 мг.
В промышленности используются преимущественно алмазы, непригодные для огранки: непрозрачные, с многочисленными включениями, трещинами, мелкозернистые сростки, алмазная крошка и т.п. Единой классификации технических алмазов не существует, поскольку каждая отрасль промышленности предъявляет свои требования к их сортировке.
Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости истирания, в 50 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз выше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготовления резцов. Алмаз применяется для бурения горных пород и механической обработке самых разнообразных материалов.
Бурение скважин в толщах горных пород, слагающих земную кору, в широких масштабах применяется при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, а также при эксплуатации нефтяных и газовых залежей. Не обойтись без бурения и при выполнении всевозможных взрывных и инженерно-геологических работ, предшествующих возведению крупных зданий, плотин и многих других объектов.
В техническом отношении наиболее совершенным является вращательное алмазное бурение, которое осуществляется высверливанием скважин в толще горных пород с помощью буровых коронок, армированных алмазами. Коронки, армированные алмазами, повышают скорость бурения в 8-15 раз по сравнению с бурением, основанным на применении твердосплавных или дробовых коронок.
Наилучшими алмазами для бурения считаются тонкозернистые плотные карбонадо, поскольку они обладают повышенной твердостью и наименее подвержены раскалыванию. На втором месте стоят шаровидные балласы и небольшие монокристаллы алмаза округлой формы. На изготовление буровых коронок ежегодно расходуется около 0.6 тонны камней, что составляет примерно 10 % общего количества добываемых в мире технических алмазов.
Применение алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металлов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других синтетических веществ дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Чрезвычайно важно, что при этом не только в десятки раз повышается производительность труда, но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхности не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микротрещины, в результате чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.
Совершенно незаменимы алмазы при вытачивании опорных рубиновых камней, используемых в часовых и многих других точных механизмах, а также при правке шлифовальных кругов.
Практически все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая, радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных количествах используют тонкую проволоку, изготавливаемую из различных металлов. При этом предъявляются строгие требования к круговой форме и неизменности диаметра поперечного сечения проволоки при высокой чистоте поверхности. Такая проволока из твердых металлов и сплавов может быть изготовлена лишь с помощью алмазных фильер. Фильеры представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими (от 0.5 до 0.001 мм) отверстиями.
Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробления низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производству синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах, мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные сверла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твердых и хрупких материалах. Такие сверла (“алмазные жала”) позволяют высверливать, например, в стекле отверстия диаметром 2 мм и длиной до 850 мм!
Алмазные порошки находят применение на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том числе алмазы, подвергаются огранке и шлифовке, благодаря чему невзрачные до этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими драгоценностями, к неповторимой красоте которых никто не остается равнодушным.
С 50-х годов внимание ученых и конструкторов начинают привлекать другие физические свойства алмаза. Известно, что, попадая в кристалл, быстрые заряженные частицы выбивают электроны из его атомов, т.е. ионизируют вещество. В алмазе под действием заряженной частицы происходит световая вспышка и возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и возникновение импульсов электрического тока при облучении позволяет применять их в счетчиках быстрых частиц. Алмаз в качестве такого счетчика обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.
Кристаллы алмаза, применимые в качестве счетчиков, крайне редки, поэтому цена их значительно выше, чем у равных по величине ювелирных камней. Некоторые кристаллы алмаза являются полупроводниками p- типа в широком диапазоне температур и давлений.
Использование алмазов в полупроводниковых и некоторых оптических приборах, а также в счетчиках ядерного излучения весьма перспективно, поскольку такие приборы способны работать в самых различных условиях, включая области низких и высоких температур, сильные электромагнитные и гравитационные поля, агрессивные среды и т.п. Следовательно, основанные на алмазах приборы могут оказаться незаменимыми при космических исследованиях, а также при изучении глубинного строения нашей планеты.
Алмазу с незапамятных времен отводилось особое место среди представителей минерального царства. Исключительность свойств алмаза порождала множество легенд, в которых наряду с чистейшим вымыслом встречались и описания некоторых реальных свойств камня.
В Индии, где много веков назад были найдены первые алмазы, накапливались и обобщались сведения о свойствах кристаллов алмаза и его месторождениях. Однако жрецы из религиозных и политических, а купцы из коммерческих соображений препятствовали распространению этих сведений и подменяли их всякого рода мистическими толками и суеверными выдумками.
По мнению древних индусов, алмазы образуются из “пяти начал природы” : земли, воды, неба, воздуха и энергии. При этом алмазы, как и люди, разделялись на четыре класса (Варны) : “брахманов” , “кшатриев” , “вайшьев” и “шудр” . “Брахманами” назывались бесцветные и белые, как градины, цвета “серебристых облаков и луны” шестивершинные или октаэдрические кристаллы алмаза, считавшиеся высшей степенью совершенства. Алмазы с красноватым оттенком относились к “кшатриям” , зеленоватые- к “вайшьям” , а серые- к “шудрам” . “Кшатрии” оценивались в 3/4, “вайшьи” - в 1/2, а “шудры” - в 1/4 стоимости “брахманов” .
Многие индийские и, по-видимому, арабские легенды об алмазе были повторены в начале нашей эры в работе древнеримского естествоиспытателя Плиния Старшего “Естественная история ископаемых тел” . Наряду с легендами и суевериями Плиний приводит довольно точные характеристики некоторых свойств алмаза. Так, в частности, он описывает использование алмазов при обработке других твердых материалов и отмечает, что сам алмаз может быть обработан только другим алмазом. На протяжении последующих веков воззрения Плиния считались незыблемыми и переходили из одного трактата в другой, обрастая все большим числом фантастических вымыслов.
В средние века были составлены даже специальные книги о происхождении, магических и целебных свойствах различных камней - лапидарии.
Такого же рода “лечебные” книги печатались и в России. Одна из них, опубликованная в 1672 году, называлась “Книга, глаголемая “Прохладный вертоград” , избранная от многих мудрецов о различных врачевских вещах, к здравию человеческому пристоящих” .
В известной сказке о путешествиях Синбада морехода рассказывается о хитроумном способе добычи алмазов. Где-то в далекой стране есть необычайно глубокое ущелье, дно которого усеяно алмазами. Доступ к сокровищам преграждают несметные полчища огромных змей. Однако люди нашли способ извлекать драгоценные камни и отсюда. Для этого с окружающих гор они сбрасывали в ущелье большие куски мяса. Алмазы прилипали к мясу, и огромные орлы уносили его в свои гнезда. Смелые искатели добирались до орлиных гнезд и собирали сверкающие кристаллы.
Случайно или нет, но в этой сказке есть два момента, которые увязываются с практическими данными. Одним из них является способность алмаза прилипать к жирам, а второй - “посредническая” роль птиц при добыче алмазов. Какие-либо достоверные сведения об этом в древнеиндийских источниках отсутствуют, но мы располагаем многочисленными и вполне достоверными данными, относящимися к XIX веку. На раннем периоде истории алмазных разработок в Южной Африке считалось выгодным разводить домашнюю птицу. Птицы рылись в отвалах горных выработок и, завидев блестящие зерна, проглатывали их.
Зоб каждой зарезанной птицы тщательно осматривали, надеясь найти драгоценный кристалл. Надежды эти иногда оправдывались. Так, к примеру, документально засвидетельствовано, что в зобу одного голубя, убитого на территории алмазного рудника, было обнаружено 23 алмаза массой 5.5 карата.
Нашла отражение в легендах и исключительная твердость алмаза. Плиний отмечает “несказанную” твердость камня, который “так сопротивляется ударам на наковальне, что железо с обеих сторон разлетается и сама наковальня растрескивается” .
Очевидно, что римский ученый не различал твердости и прочности веществ. Если бы он проверил справедливость своего утверждения и, положив алмаз на наковальню, ударил по нему молотком, то лишился бы своей драгоценности, поскольку камень разлетелся бы на куски.
В китайских легендах, относящихся к IV веку н.э., рассказывается, что в королевстве Фу-Нан добывают алмазы, которые могут резать яшму. По своему виду они напоминают плавиковый шпат и растут подобно сталактитам, на дне моря, на глубине сотен метров. Пловцы ныряют за ними утром и выплывают только к концу дня. При ударе по алмазу молотком алмаз остается неповрежденным, а молоток раскалывается. Однако если удар нанести бараньим рогом, то алмаз разломается, как лед. Очевидно, что авторы этой легенды беспорядочно смешали свойства нескольких минералов: алмаза, жемчуга и кальцита.
Легенды об алмазе и других драгоценных камнях включались в некоторые художественные произведения. Очень поэтичны описания самоцветов в произведениях А. И. Куприна. Об алмазе говорится, что он “царь всех камней - камень шамир. Греки называют его адамас, что значит- неодолимый. Он остается невредимым в самом сильном огне. Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем. Он играет всеми цветами, но сам остается прозрачным, точно капля воды. Он сияет в темноте ночи, но даже днем теряет свой свет на руке убийцы” .
Вымыслы и легенды о путях образования алмаза рождались не только в начале эры и в средние века. В 1877 году в журнале “Кругозор” была опубликована заметка следующего содержания: “О происхождении алмаза имеются лишь смутные догадки. Он образовался, вероятно, среди первобытных пород, но его находят исключительно среди наносных камней и в речном песке новейшего образования. Поэтому нет возможности определить, каким путем образовался алмаз- сухим, мокрым или органическим. Известнейший химик нашего времени Ю. Либих предполагал, что алмазы- продукты гниения. “Это было бы удивительнейшим актом творчества природы, если бы продуктом смерти и разложения являлся как Феникс ярко блистающий алмаз. Но все это лишь предположения. Природа еще бережет свою тайну, но, конечно, лишь временно” .
Сегодня мы с полным основанием можем сказать, что последняя фраза явилась пророческой. Менее чем за сто лет не только разгадали тайну образования природных алмазов, но и научились изготавливать синтетические алмазы в неограниченном количестве.
Природные алмазы в “сыром” виде довольно невзрачны. В большинстве случаев они представляют собой сравнительно мелкие (1-5 мм в диаметре) зерна с тусклой матовой или шероховатой поверхностью, нередко покрытые пленками, корочками и примазками посторонних веществ (бурых гидроксилов железа и т.п.) . И даже хорошо образованные прозрачные кристаллы алмаза с гладкими поверхностями граней не обладают блеском и “игрой” , столь типичными для драгоценных камней, и поэтому обычно не привлекают внимания неспециалистов.
Подавляющая часть алмазов встречается в виде обособленных кристаллов; во всех месторождениях присутствуют сростки, образованные несколькими маленькими кристалликами, а также микро - и скрыто - кристаллические агрегаты, сложенные сотнями тесно сросшихся мельчайших зерен.
Обособленные кристаллы алмаза поражают многообразием форм и сложностью скульптурных образований на гранях. Наиболее характерной формой алмазных кристаллов является восьмигранник (октаэдр) . Реже встречаются алмазы, имеющие форму куба, ромбододекаэдра и некоторые другие. Перечисленные формы ограничены плоскими или плоскоступенчатыми гранями.
Наряду с плоскогранниками во всех месторождениях присутствуют, а иногда и преобладают кристаллы с выпуклыми искривленными гранями. Кривогранные алмазы, как правило, имеют 12 граней. В отличии от сходных плоскогранных форм, они называются додекаэдроидами. В незначительном количестве среди кривогранных алмазов встречаются октаэдроиды и кубоиды.
Кроме отмеченных крайних типов в любом месторождении неизменно присутствуют все переходные разновидности от плоскогранных к кривогранным кристаллам алмаза. Превращение плоскогранных октаэдров в додекаэдроиды начиналось с притупления и постепенного округления вершин и ребер кристаллов. По мере развития процесса плоские октаэдрические грани постепенно замещались искривленными поверхностями, центральные зоны которых располагались на месте ребер октаэдра. Такие поверхности имеют вид выпуклых ромбов с неясно выраженным перегибом по короткой оси.
По вопросу происхождения кривогранных округлых кристаллов алмаза существуют две точки зрения.
Согласно одной из них, алмазы кристаллизовались в виде плоскогранников, а в дальнейшем из-за уменьшения давления частично растворялись. У кристаллов всех веществ вершины и ребра растворяются быстрее, чем грани, что приводит к округлению. Многие считают, что кривогранные формы возникают в процессе роста алмазов. Представления о происхождении округлых алмазов в итоге частичного растворения первичных плоскогранных форм, согласно книге Орлова Ю. Л. “Минералогия алмаза” , наиболее обоснованы теоретически и подтверждаются экспериментальными данными.
Поверхность как плоскогранных, так и кривогранных алмазов редко бывает гладкой и блестящей. Почти всегда она покрыта многочисленными углублениями, бугорками, штриховкой, кольцевыми и ступенчатыми выступами, которые рассеивают свет, обусловливая тусклый или стеклянный блеск большинства природных алмазов в их естественном виде.
Цвет алмазов изменяется в широких пределах и имеет большое значение при оценке ювелирных, а иногда и технических камней. Наиболее обычны бесцветные, желтые, бурые, серые и черные алмазы. Реже встречаются разновидности с зеленоватыми, голубоватыми и розоватыми оттенками. Камни чистых ярких тонов синего, зеленого и красного цвета весьма редки.
Окраска у многих кристаллов распределена не равномерно, а концентрируется на отдельных участках. При нагревании некоторых бурых алмазов они приобретают золотистый оттенок, а бледно-розовые становятся густо-розовыми. Правда, через непродолжительное время первоначальная окраска восстанавливается. Поверхность камней самых древних (более1-1.5 млрд. лет) месторождений имеет зеленую окраску, которая исчезает при механической обработке кристалла. Возникновение зеленой “рубашки” на алмазах связано с продолжительным воздействием на них радиоактивного облучения. Образование темно-зеленой оболочки на бесцветном ядре кристалла алмаза под воздействием радиации наблюдалось и в лабораторных условиях.
Большинство добываемых алмазов представлено кристалликами, размеры которых исчисляются первыми миллиметрами. Масса каждого из них не превышает 1 карата. Вместе с тем встречаются алмазы, масса которых достигает нескольких сотен, и даже тысяч карат. Такие камни - большая редкость, и каждому крупному (более 50 карат) алмазу присваивается название.
Представление о встречаемости крупных камней и их доле в общем объеме продукции алмазных месторождений дает таблица1.
Рудник
Средняя масса крупных кристаллов, карат
Отношение общей массы к общей продукции, %
Число крупных кристаллов на 100000 карат
“Кимберли”
17.7
11.3
“Де Бирс”
18.7
11.6
“Дютойтспен”
20.1
17.1
“Бюлтфонтейн”
15.0
“Весселтон”
15.8
Следует отметить, что рудники поля “Кимберли” характеризуются весьма высоким содержанием крупных кристаллов, причем частота встречаемости крупных камней в отдельных рудниках этого поля различается в 20 раз. Значительно реже крупные алмазы встречаются в других районах. В качестве примера можно указать месторождения в штате Минас-Жерайс, Бразилия, где весьма редко встречаются камни массой свыше 7-8 карат. Не случайно здесь во времена рабства существовал обычай отпускать на свободу невольника, нашедшего алмаз более 17.5 карата.
При оценке алмазов массой более 1 карата со второй половины XVII и до конца XIX века использовалось правило Тавернье, согласно которому стоимость алмазов вычислялась как произведение квадрата массы камня в каратах на принятую цену одного карата алмазов данного сорта. При оценке выставленной на продажу партии алмазов расчеты проводились по установленной для данной партии средней цене за карат.
Для очень больших алмазов такой подход приводил к слишком высоким ценам, поэтому на рубеже XIX и XX вв. Было предложено несколько формул, имевших целью приближение расчетных цен на алмазное сырье к рыночным. Наибольшее распространение получила формула:
С=0.5p(p+2) Ц
Где
С - общая стоимость алмаза;
p масса кристалла в каратах;
Ц - цена за один карат.
Стоимость самого крупного в мире алмаза “Куллинан” , масса которого до обработки равнялась 3106 каратам оценивается по способу Тавернье в 290 млн. долларов, а по вышеприведенной формуле в 145 млн. долларов. Таким образом, алмаз, масса которого всего 621 грамм, равен по стоимости 188 т чистого золота!
Алмазы с редкой и красивой окраской ценятся особенно высоко. Так, Павел I купил бриллиант красно-розового цвета массой 10 карат за 100000 рублей. Густо-синий индийский алмаз “Гоппе” массой 44.5 карата является одним из самых ценных бриллиантов в мире.
Благодаря научно-техническому прогрессу во второй половине XX века стало возможным изменять окраску природных алмазов. Бомбардировкой кристаллов алмаза электронами, протонами, нейтронами и последующей термической обработкой удается окрашивать их в желтый, голубой, зеленый, коричневый и дымчатый цвета. Облученные в атомном реакторе алмазы приобретают зеленый и коричневый цвета, а помещенные в ускоритель элементарных частиц становятся синими или голубыми. В зависимости от характера и интенсивности облучения изменение окраски может происходить только в поверхностном слое или во всем объеме кристалла, она может исчезнуть через короткое, она может исчезнуть через короткое время или сохраняться без изменений годами.
Встречающиеся в природе кристаллы редко имеют форму правильных многогранников. Обычно их грани развиты неравномерно, имеют трещины, штрихи, наросты, нередки посторонние включения. Поэтому в природных кристаллах обычно нет игры света и до изобретения способа огранки и шлифовки алмазов они не имели той цены, которую приобрели впоследствии. В старину наиболее ценились прозрачные октаэдрические кристаллы алмаза с зеркально-гладкими гранями. Такими алмазами по преданию была украшена мантия Людовика Святого.
Еще в древней Индии было замечено, что при трении одного алмаза о другой грани их шлифуются и блеск возрастает. Спустя некоторое время в Индии, а позднее в Италии, Франции и Бельгии стала применяться огранка алмазов “площадкой” или “октаэдром” . Для такой простейшей огранки брались природные восьмигранные кристаллы или выкалывались блоки соответствующей формы из алмазных кристаллов другой формы. Огранка заключалась в стачивании противоположных вершинок октаэдра до образования вместо одной из них новой широкой плоской грани, называемой “площадкой” , а на месте второй - небольшой притупляющей грани, известной под названием “калетты” .
В дальнейшем люди старались обрабатывать алмаз так, чтобы возможно большее количество лучей света, падающих на его грани, претерпевало поверхностное и внутреннее отражение. Для этого камня требовалось придавать форму многогранника с определенной взаимной ориентировкой граней.
Считается, что первым среди европейцев научился шлифовать алмазы Людвиг Беркем. Он заметил, что при трении одного алмаза о другой они полируются. В 1454 году он огранил свой первый алмаз, который впоследствии получил название “Санси” . После смерти Беркема секрет шлифовки алмазов был утрачен, но вскоре был найден снова.
Настоящая красота, блеск и феерическая “игра” лучей света у алмазов раскрывается и достигается в результате специальной механической обработки природных прозрачных кристаллов, которые после этого называются бриллиантами. Крупные бриллианты называются солитерами. Обработка заключается в раскалывании или распиливании, последующей обточке и огранке кристаллов со всех сторон для придания им особой формы.
Раскалывание алмазов позволяет при незначительных потерях сырья и небольших затратах труда разделять кристаллы на части для более эффективного их использования, в частности освобождаться от участков кристалла с дефектами и посторонними включениями. Эта операция требует большого мастерства, так как даже при одном неосторожном ударе алмаз может быть превращен в осколки, непригодные для изготовления бриллиантов.
Распиливание необходимо для разделения природных кристаллов на части при переработке их в бриллианты. Оно применялось уже в XVII веке. В те времена для распиливания алмазов использовалась железная проволока, шаржированная алмазным порошком. Процесс распиливания крупных кристаллов длился помногу месяцев, и при этом расходовалось большое количество алмазной крошки. Распиливание алмаза “Регент” , весившего 410 карат, длилось около двух лет. Позднее, по-видимому, в середине XIX века, появились алмазные пилы, существенно не отличающиеся от современных. Как говорит Шафрановский И. И. В своей книге “Алмазы” , они представляют собой тонкий (0.1-0.5 мм) быстро вращающийся металлический диск, на который подается суспензия из мелкого алмазного порошка. В XX веке появились установки для резки алмазов ультразвуком, для электроэрозионной, лазерной и электронной резки кристаллов.
Обточка алмазов - одна из самых естественных операций в технологическом цикле изготовления бриллиантов. От нее в значительной мере зависит степень использования сырья и качество готовых камней. Цель обточки состоит в том, чтобы придать заготовке форму будущего бриллианта, подготовить его к огранке и вывести все или хотя бы часть дефектов.
До начала XX века алмазы обтачивались вручную. Вот как описывает этот процесс Епифанов В. И. в своей книге “Технология обработки алмазов в бриллианты” : “... Два алмаза закреплялись в специальных оправках, и обточка проводилась трением их друг о друга. На протяжении многих недель и месяцев человек с большим усилием обтачивал заготовку для будущего бриллианта. Однако таким способом даже при высоком мастерстве и трудолюбии работника обеспечить правильную геометрическую форму заготовки было чрезвычайно сложно” .
В начале XX века был изобретен станок для обточки алмазов, в результате чего резко улучшилось качество обработки и возросла производительность труда. Рабочие органы первых станков приводились во вращение с помощью ножных педалей, а в дальнейшем от электродвигателя. Во второй половине XX века существенные изменения претерпевает и внешний вид станков.
Огранка является заключительным процессом обработки алмазов с целью придания им эстетической формы, достижения характерного для этого минерала блеска и “игры света” , а также для устранения трещин, выколов и других поверхностных или близповерхностных дефектов. Шлифование заключается в придании поверхности заготовки закономерно расположенных граней определенной формы, полирование обеспечивает получение зеркально-гладкой поверхности на полученных при шлифовке гранях. Огранка по праву считается самым сложным и ответственным процессом при изготовлении бриллиантов. Для успешного осуществления его помимо знаний и опыта требуется еще художественный вкус. Огранка производится с помощью быстро вращающегося чугунного диска, в поверхность которого втирается алмазный порошок, разведенный в репейном или оливковом масле. При этом форма получаемого многогранника в целом и взаимное расположение граней делается с таким расчетом, чтобы большая часть подаваемого света проникала внутрь, но не проходила насквозь, а возвращалась бы обратно.
Алмаз не только очень сильно преломляет и отражает световые лучи, но и обладает еще одним весьма важным оптическим свойством, обусловливающим исключительную красоту этого камня. Так, если для красного света показатель преломления составляет 2.402, то для фиолетовых лучей он достигает 2.465. Разность показателей светопреломления фиолетовых и красных лучей (дисперсия) у алмаза в 5 раз больше, чем у горного хрусталя, и в 2 раза превышает соответствующую характеристику лучших сотов стекол. Благодаря высокой дисперсии у алмазов сильно выражено свойство разложения белого цвета на составляющие его цвета радуги. По этой причине один и тот же камень кажется окрашенным в различные цвета в зависимости от положения источника света и наблюдателя.
Высокие светопреломление и дисперсия создают неповторимую “игру” бриллиантов, выражающуюся в феерическом сочетании блеска верхних граней с яркими световыми вспышками и непрерывными переливами всех цветов радуги внутри камня при медленном его вращении.
Огранка бриллиантов - сложный и весьма трудоемкий процесс. Обработка крупных камней длится месяцами, а уникальных - занимает несколько лет. Получаемые в итоге бриллианты составляют около 1/2, а иногда лишь 1/3 первоначальной массы сырого алмаза. Конечная стоимость камня при этом удваивается или утраивается. Перед огранкой крупных алмазов выполняются специальные расчеты, имеющие целью установит такую форму будущего бриллианта, которая обеспечит наилучшую “игру” и позволит максимально сохранить массу исходного кристалла. Вследствие этого бриллианты не всегда изометричны и могут обладать вытянутой и даже каплевидной формой.
Бриллианты различаются общей формой камня и характером огранки, выражающимися в изменчивости числа, очертаний и расположения граней.
По форме в плане среди бриллиантов принято выделять следующие главные типы: круглые, фантазийные (“маркиз” , “груша” и “овал”) , прямоугольные (“багет”) и прямоугольные со срезанными углами (“изумруд”) . Форма круглых и фантазийных бриллиантов задается при обдирке (обточке) , а остальные формы достигаются в процессе огранки.
По характеру огранки бриллиантов различаются три основных вида: собственно бриллиантовая, ступенчатая и огранка розой. У камней с бриллиантовой огранкой грани различных ярусов располагаются в шахматном порядке друг относительно друга. Очертания граней соответствуют ромбу или треугольнику. Площадка на верхнем конце камня имеет форму правильного многоугольника. Такой вид огранки применяется в основном на бриллиантах круглой и фантазийной форм. Ступенчатая огранка отличается от бриллиантовой тем, что грани соседних ярусов располагаются одна над другой, а очертания их соответствуют трапециям или равнобедренным треугольникам. Площадка на верхней поверхности камня имеет форму многоугольника с острыми или срезанными углами. Этот вид огранки типичен для бриллиантов прямоугольной формы.
Мелкие, а иногда и крупные алмазы нередко гранятся в форме “розы” или “розетки” . При этом типе огранки камень имеет плоское основание, а верхняя часть его выпуклая и состоит из 6,8,12,24 или 32 сходящихся в одной вершине граней (рис. 3) .
Рисунок 3.
По форме такие бриллианты несколько напоминают бутон розы, чем и объясняется название этого типа огранки. Камни с числом граней 12 и менее называются “розами д’Анвер” , а с большим числом граней - “коронованными розами” . Иногда применяют огранку двойной розой, при которой верхняя и нижняя части камня огранены розой. У “розеток” игра света значительно слабее, чем у камней, получивших бриллиантовую огранку, и поэтому при одинаковом размере, цвете и чистоте бриллианты, шлифованные “розой” составляют обычно около 20% стоимости алмазов, получивших бриллиантовую огранку.
Огранка “розой” появилась в середине XVII века, а в конце того же века начала применяться бриллиантовая огранка. Последняя непрерывно совершенствовалась вплоть до разработки в первой половине XX века “идеальной” огранки, а во второй половине новых огранок “Хайлайт-Кат” и “импариант” .
Бриллиантовая огранка предельно использует оптические свойства алмаза, обеспечивает предельную игру света и блеска, благодаря чему наилучшим образом раскрывается природная красота минерала.
Для дефектных и цветных алмазов в целях более полного использования сырья допускаются отступления от геометрических параметров идеальной огранки и применение так называемой практической бриллиантовой огранки нескольких видов. Игра таких бриллиантов снижается либо за счет потерь света, либо за счет падения дисперсионного эффекта.
Игра бриллиантов во многом зависит не только от геометрии, но и от числа и размеров граней (фацетов) . На крупные бриллианты наносится больше граней, чем на мелкие. Обычные размеры граней - от 0.5 до 3 мм в зависимости от размеров камня. Бриллианты массой до 0.03 карата обычно имеют простую огранку - 17 фацетов. Для хороших алмазов массой 0.03-0.05 карата применяется швейцарская огранка на 33 фацета.
Полная огранка на 57 фацетов применяется для бриллиантов массой более 0.05 карата.
В 60-х годах нашего века бельгийский гранильщик М. Вестрайх создал новую форму огранки бриллиантов на 73 фацета, получившую название “Хайлайт-Кат” . Эта огранка значительно улучшает “игру” камня при небольшом увеличении расхода сырья и рекомендуется для бриллиантов массой более 1 карата.
Для крупных бриллиантов применяется королевская огранка на 86 фацетов и величественная огранка на 102 фацета.
Любовь к своему делу и глубокая вера гранильщиков алмазов в наличие еще не раскрытой красоты камня побуждают их к новым поискам. Как мы можем узнать из книги Ефремова И. А. “Рассказы о необыкновенном” , инженер Максимо-Эльбе заново рассчитал оптику бриллиантов и разработал новый способ огранки “непарного” бриллианта “импарианта” . Название происходит от особенностей огранки нового типа. Если обычная огранка строится на симметриях восьмигранника, то при новом способе огранки площадка бриллианта имеет вид 9-, 11-, 13- или 15-гранника. Наиболее эффектны 11-гранники.
Непарная огранка имеет два преимущества перед обычной бриллиантовой. Во-первых, каждый световой луч, падающий внутрь камня, отражается и выходит обратно через две наклонные грани, а во-вторых, выходящие из кристалла световые лучи образуют более широкий и приемлемый для глаза спектр, благодаря чему такой бриллиант кажется значительно красивее, чем с обычной огранкой.
По блеску “импариант” на 25-30% превосходит бриллианты с четным числом граней. Повышенный блеск и “игра” визуально улучшают цвет камня, и поэтому желтый “импариант” производит впечатление более белого, чем такой же камень, обработанный обычным способом. Однако если симметричный бриллиант можно гранить ручным способом, то “импариант” нельзя получить без специального оборудования.
К особому типу относятся ступенчатые огранки бриллиантов. Параметры идеальной геометрии для них не рассчитаны, но установлены специальные условия по обеспечению максимальной “игры” света и цветового эффекта камней. Среди бриллиантов ступенчатой огранки различаются несколько разновидностей: багет, трапецеидальный багет, “изумруд” и др. Для всех бриллиантов этого типа характерна форма по рундисту прямоугольник с острыми или срезанными углами. Высота ярусов уменьшается по направлению от рундиста к калетте и от рундиста к площадке. Ширина площадки составляет 60-70% ширины бриллианта.
В начале 60-х годов появились сообщения о создании принципиально новой формы огранки алмазов, получившей название “принцесса” . Разработка ее заняла 13 лет, был изготовлен специальный инструмент и изменены способы обработки алмазов на всех основных операциях - распиливании, обточке и огранке.
Бриллианты “принцесса” имеют форму пластинки с правильно чередующимися канавками на нижней поверхности. Каждая пластинка имеет форму квадрата, прямоугольника, многоугольника и т.д. Верх пластинки шлифуется в виде таблитчатой площадки с небольшим количеством граней, а них ее изрезан серией У-образных канавок, “стенки” которых наклонены под углом 41°к рассекаемой плоскости. Благодаря этому достигается полное внутренне отражение света.
Наивысшую оценку получил бриллиант “Принцесса” , имеющий форму сердца. Сверху у него вид в совершенстве отполированных двух полукругов, соприкасающихся в одной точке, и касательных к ним, сходящихся под углом 90°.
На нижней поверхности нанесены канавки на расстоянии 0.9 мм друг от друга. При закреплении в ювелирных изделиях бриллианты с огранкой “принцесса” складываются в виде разнообразных орнаментов.
Из одного октаэдрического кристалла алмаза путем распиливания можно получить два бриллианта круглой формы или четыре бриллианта формы “принцесса” , причем с гораздо меньшими потерями сырья. Новый способ огранки позволяет стандартизировать производство камней любой формы и размеров, рационально использовать алмазы-сырцы различной формы, а также с успехом изготавливать бриллианты из значительной части “отходов” , имеющих форму треугольных пластинок, которые получаются при обкалывании крупных кристаллов в процессе первичной обработки.
Наиболее крупными, известными и ценными историческими алмазами, принадлежащими нашей стране, являются “Орлов” и “Шах” .
История первого из этих камней - алмаза “Орлов” - началась в Индии. Здесь в начале XVII века в Голконде был найден один из крупнейших в стране алмазов. Он представлял собой природный осколок крупного кристалла, масса которого оценивалась примерно в 400 карат. В таком виде камень попал к внуку Акбара, принадлежащему к 10-му поколению Тимура. Этот представитель династии Великих Монголов называл себя Джехан-шахом - властителем мира. Он был большим любителем, знатоком и собирателем драгоценных камней и даже сам иногда занимался их обработкой. По его приказу алмаз был передан в огранку. Гранильщик стремился максимально сохранить массу алмаза и поэтому в основном лишь подшлифовывал природные грани и сколы камня, чем и вызвана внешняя не совсем правильная форма бриллианта. Несмотря на старания гранильщика, алмаз в процессе обработки потерял примерно половину своей массы и в ограненном виде весит 194.8 карата. Согласно преданию, Джехан-шах не только не заплатил мастеру за работу, но даже велел отобрать у него все сбережения в качестве компенсации за якобы испорченный камень.
В середине XVII века престол Джехан-шаха захватил его сын, который заточил отца в темницу.
В 1665 году новый правитель Ауренг-Зеб, демонстрируя свои богатства известному путешественнику и знатоку драгоценных камней Ж. Тавернье, разрешил ему взвесить и описать главнейшие камни.
Среди них был “Орлов” . В 1666 году Ауренг-Зеб завладел другим крупным алмазом, ограненным в форме индийской розы, который весил 186 карат и был прекрасной парой “Орлову” .
Существует предание, что оба эти камня во второй половине XVII века были вставлены в глаза индийского идола в Серингане, откуда их в начале XVIII века выкрал французский солдат. Затем алмазы попали к шаху Надиру и были вставлены в его трон, причем “Орлову” было присвоено название “Дерианур” (море света) , а второму камню - “Коинур” (гора света) . Дальнейшая судьба камней оказалась различной.
“Орлов” после смерти шаха Надира бал вторично выкраден и несколько раз переходил из рук в руки, пока не попал к Григорию Сафрасу, который в 1767 году положил бриллиант в Амстердамский банк. В 1772 году он продал камень племяннику своей жены, придворному ювелиру Ивану Лазареву, а тот в 1773 году перепродал алмаз графу Орлову за 400000 рублей. Орлов подарил алмаз Екатерине II в день ее именин 24 ноября 1773 года. С этого времени “Дерианур” под названием “Орлов” украшал навершие скипетра русских царей. Скипетр, в который вставлен этот бриллиант, стоил по оценке 1865 года 2399410 рублей серебром.
“Орлов” представляет собой прекрасный бриллиант чистейшей воды слабого синевато-зеленоватого оттенка. Размеры его 223235 мм, масса 194.8 карата. Камень со всех сторон покрыт многочисленными трех- и четырехугольными фацетами, очень хорошей и чистой огранки индийской работы. Высказывавшиеся некоторыми учеными предположения о том, что “Орлов” и “Коинур” являются обломками одного крупного кристалла, ошибочны, потому что эти алмазы существенно различаются по окраске: “Коинур” имеет сероватый надцвет с небольшой мутью.
Второй наш знаменитый алмаз также имеет свою интересную историю. “Шах” является почти не обработанным крупным камнем, который представляет собой сильно вытянутый природный кристалл-октаэдр, напоминающий по общей конфигурации скошенную ромбическую призму. Часть граней сохранилась в естественном виде. На трех пришлифованных поверхностях видны прекрасно выгравированные надписи на персидском языке. На более тонком конце камня имеется исключительная по чистоте исполнения круговая борозда глубиной около 0.5 мм. Алмаз отличается безукоризненной прозрачностью (чистотой) и имеет цвет воды с желтовато-бурым оттенком. Масса его 88.7 карата.
30 января 1829 года в ходе вспыхнувших в Тегеране беспорядков, организованных националистами, был убит русский посол А. С. Грибоедов. Убийство дипломата великой державы грозило серьезными осложнениями, и поэтому для разрешения конфликта в Петербург был направлен сын Аббаса-Мирзы принц Хосрев-Мирза. Он передал русскому правительству одну из величайших драгоценностей персидского двора - алмаз “Шах” , который явился своего рода выкупом за Грибоедова.
Крупнейшим в мире алмазом является “Куллинан” , названный так по имени одного из владельцев южноафриканского рудника “Премьер” . Найденный в январе 1905 года, камень весил 3106 карат, достигал размеров кулака (56.510 см) и являлся лишь обломком очень крупного октаэдрического кристалла. Правительство Трансвааля, бывшего с 1902 года колонией Англии, преподнесло этот алмаз английскому королю Эдуарду VII в день его рождения в 1907 году. Обработка алмаза была доверена лучшему гранильщику Европы Иозефу Асскеру. Он умел, как говорят шлифовальщики, “открыть” камень. Для этого требовалось найти на поверхности алмаза точку, пришлифовав которую можно заглянуть внутрь и определить направление одного единственного удара, позволяющего расчленить камень по уже имеющимся трещинам и освободиться от посторонних включений в нем.
В “Куллинане” имелись трещины, и поэтому из него нельзя было изготовить один гигантский бриллиант. Несколько месяцев изучал Иозеф Асскер уникальный алмаз, прежде чем сделал на нем еле заметную царапину. После этого в присутствии нескольких знаменитых ювелиров, среди торжественной тишины Асскер приставил к царапине стамеску, ударил по ней молотком и... потерял сознание. Но расчет оказался правильным. Придя в сознание, Асскер еще несколько раз повторил эту операцию на возникших от первого удара осколках, получив в итоге 2 очень крупных монолитных блока, 7 средних и около сотни мелких кусочков чистейшей воды голубовато-белого цвета. Еще два года ушло на их огранку. В 1912 году, когда все было готово, в Париже по этому поводу был дан грандиозный банкет.
Один из красивейших бриллиантов мира “Южная звезда” изготовлен из алмаза, найденного в 1853 году невольницей-негритянкой в провинции Минас-Жерайс, в Бразилии. За драгоценную находку невольница получила свободу, однако старателю, у которого она работала, алмаз счастья не принес! Сразу же после находки камня возник судебный процесс с хозяином земельного участка, на котором алмаз был найден. Для оплаты судебных издержек нужны были большие деньги, и старателю пришлось заложить камень. Потом, ужу выиграв процесс, но, не имея денег для выкупа камня в срок, он лишился алмаза, заболев с горя, и вскоре умер. В необработанном виде этот камень весил 254 карата и был продан за 915000 франков. Шлифовкой алмаза занимался гранильщик Форзангер, который в 1852 году вместе с английской королевой Викторией произвел переогранку знаменитого “Коинура” . Бриллиант “Южная звезда” весит 125 карат.
Богатую историю имеет очень красивый и широко известный бриллиант “Санси” . Он совершенно чистый и прозрачный, огранен двойной розой, весит 53.5 карата (рис. 5) .
Рисунок 5 По преданию это первый отшлифованный Беркемом алмаз, принадлежавший Карлу Смелому. Позднее камнем владел герцог Бургундский, а в 1477 году после битвы при Нанси, где герцог был убит, попал в руки солдата. Солдат продал блестящий камешек пастору за один гульден, а пастор с выгодой для себя перепродал бриллиант за три гульдена. В середине XVI века алмазом владел король Португалии Антон, который, нуждаясь в деньгах, продал его за 100000 франков одному французу. Последний перепродал бриллиант барону Санси, по фамилии которого камень и получил свое название. В 1589 году король Генрих III обратился к Санси с просьбой прислать ему бриллиант, с тем, чтобы под заклад его достать денег для найма солдат. Санси послал камень со своим верным слугой, который пал жертвой разбойников. Поскольку бриллиант не появлялся в продаже, Санси предположил, что слуга проглотил его. Труп слуги разыскали и при вскрытии в желудке действительно нашли пропавший бриллиант. Впоследствии алмазом владели английский король Яков II, затем французские короли Людовик XIV и Людовик XV.
После первой французской революции “Санси” исчез и только в 1830 году был выставлен на продажу французским торговцем. Русский промышленник П. Н. Демидов купил бриллиант за 500000 франков. Однако французское правительство возбудило по поводу этой покупки процесс, длившийся несколько лет, и Демидов смог получить алмаз только в 1835 году.
Краткие сведения по некоторым алмазам и бриллиантам
Название камня
Масса в каратах
Место и время находки
Примечание
“Куллинан”
3106
Южная Африка, 1905
Изготовлено 105 бриллиантов общей массой 1063.65 карата
“Звезда Сьерра-Леоне”
968.9
Западная Африка
Стоимость алмаза около 12 млн. Долларов
“Лесото Браун”
601.25
Лесото, 1967
Изготовлено 17 бриллиантов, масса большего 70 карат
“Кимберли”
Южная Африка, 1900
“Виктория”
Южная Африка, 1884
Изготовлен бриллиант массой 185 карат
“Де Бирс”
428.5
Южная Африка, 1888
“Снежная королева”
Южная Африка, 1954
Изготовлено 3 бриллианта
“Регент”
Индия, 1701
Изготовлен бриллиант массой 136.9 карата
“Красный крест”
Южная Африка
“Первая роза”
353.9
Южная Африка, 1978
Продан за 12 млн. Долларов
“Вентер”
511.25
Южная Африка, 1952
“Орлов”
189.62
Индия, XVII век
“Коинур”
Индия, XVI век
Масса после переогранки 106 карат
“Луна”
Южная Африка
“Картье”
Африка, 1974
Изготовлен бриллиант массой 107 карат
“Золотой алмаз”
Южная Африка, 1913
Масса после огранки 127 карат
“Голубой Тавернье”
112.25
Индия
К числу красивейших камней относится знаменитый розовый алмаз (54.5 карата) , найденный в середине XX века в Танзании. Владелец рудника преподнес его английской принцессе Елизавете по случаю ее бракосочетания. После огранки камня был получен бриллиант массой 23.6 карата, относящийся по качеству и необычной окраске к числу ценнейших бриллиантов мира.
В Алмазном Фонде в Кремле собрано свыше 1500 камней, отличающихся исключительной чистотой и прозрачностью, нежно-голубыми и благородными зеленоватыми оттенками. Самым лучшим и крупным присвоены почетные имена. Таких алмазов в коллекции уже свыше трехсот.
Ввиду исключительной твердости алмаза даже огранка его связана с большими трудностями. Очевидно, что еще труднее гравировка на этом самом крупном на земле минерале. Кроме надписей, выгравированном на алмазе “Шах” , известно лишь три примера резьбы по алмазу. На Парижской выставке 1857 года в итальянском отделе демонстрировалась одна такая работа Якова Ломбардского. Она представляла собой алмаз с искусно выгравированной головой мужчины. Известен также поясной портрет Нерона, выгравированный на алмазе в XVIII столетии Иоанном Констанци. В государственном Эрмитаже в Санкт-Петербурге хранится вырезанная на алмазе печать изумительно тонкой работы.
Первая примитивная добыча алмазов проводилась в Индии задолго до начала нашей эры. Много веков эта страна оставалась единственным поставщиком алмаза на мировой рынок. И лишь в начале XVIII века стало известно об открытии алмазных месторождений в Бразилии. Новые месторождения оказались крупнее и богаче, в результате чего Бразилия опередила Индию по добыче алмазов. Это первенство она сохраняла, пока во второй половине XIX века не были открыты богатейшие месторождения Южной Африки.
Долгое время алмазы добывали рабы, уделом которых был непосильный ручной труд в сыром мраке подземных выработок.
В конце XIX века были открыты коренные месторождения алмазов. Их разработка ведется обычно следующим образом. На расстоянии 300-400 метров от трубки проводят шахту. Ее ствол соединяют с трубкой горизонтальным тоннелем - главной штольней. Выемку кимберлита производят камерами высотой 10-12 метров. Одна главная и несколько вспомогательных штолен позволяют выбирать блок высотой до 200 метров. После этого шахту углубляют на 200 метров, и весь цикл работ повторяется снова.
Итак, за несколько десятилетий XX века люди узнали об алмазных месторождениях значительно больше, чем за предшествующие тысячелетия.
Особенно плодотворными оказались последние 20-25 лет, когда стали развиваться количественное изучение условий образования и количественное прогнозирование алмазных месторождений. В итоге к настоящему времени установлены основные черты строения и образования кимберлитовых провинций, главнейшие закономерности пространственного распределения богатых и бедных алмазами кимберлитов, условия возникновения богатых россыпных месторождений. На базе теоретических исследований разработаны принципиально новые методические приемы прогнозирования.
Однако все эти результаты следует считать лишь началом новейшего этапа изучения алмазных месторождений. Не вызывает сомнений, что развитие современной науки в скором времени приведет к открытиям, которые еще больше приблизят нас к познанию сокровенных тайн глубинных процессов на нашей планете и позволят еще эффективнее вести поиски месторождений полезных ископаемых.
Эти и другие важные в научном и практическом отношении проблемы ждут своих “колумбов” ! Решение их будет способствовать развитию народного хозяйства, укреплению и повышению экономического потенциала России.
Список литературы:
1. Епифанов В. И., Песина А. Я., Зыков Л. В. Технология обработки алмазов в бриллианты. М., 1976
2. Ефремов И. А. Рассказы о необыкновенном. - Новый Мир, 1945, №4
3. Леонов Н. И. Русский самородок Евграф Быханов. - Труды института истории естествознания, 1952
4. Милашев В. А. Кимберлитовые провинции. Л., 1974
5. Мишкевич Г. И. Его величество Алмаз. Л., 1972
6. Орлов Ю. Л. Минералогия алмаза. М., 1973
7. Пыляев М. И. Драгоценные камни, их свойства и употребление. СПб., 1887
8. Ферсман А. Е. Очерки по истории камня. М., 1954
9. Шафрановский И. И. Алмазы. М. - Л., 1953.
Алмаз: легенды и действительность
Графит, брат угля и алмаза
На картинках, иллюстрирующих нахождение углерода в минеральной природе, графит ненапрасно располагают между углем и алмазом. По свойствам графит действительно частично схож с обычным каменным углем, а частично – с благородным алмазом.
Самородный графит не всегда одинаков. Добытый из недр, он чаще всего черен, плотен, мягок и прекрасно пишет по твердой поверхности. За это греки и прозвали черный минерал «графитом»: «графо» - значит «пишу».
Народы, менее склонные к писательству, звали графит (в вольном переводе на русский) и «черным свинцом», и «углистым железом», а также «сливовиком» и даже «скальником» - поскольку графитовые обнажения чаще всего таятся в расселинах скал.
Природный графит может быть не только черным, но и серым, с явным металлическим отблеском. Графитовая масса нередко полна примесей – в том числе и золота – и промышленникам приходится использовать многоэтапные технологии очищения графита.
Между тем, каждому металлургу известно, как много графита выделяет остывающий чугун. Так не проще ли вместо добычи ископаемого графита использовать графит искусственный?
Разновидности графита
Графит имеет слоистое строение. Атомы углерода в графите объединены в пластины толщиной в одну молекулу. В идеале пластины плотно прилегают друг к другу и срастаются в шестиугольные таблитчатые кристаллы. Кристаллические разрастания графита могут принимать столбчатую, чешуйчатую или сфероподобную форму. Графитовые сферолиты порой образуют массивные грозди, округлости которых напоминают бока темных слив, покрытых глянцевым налетом.Природный графит может быть смешан с аморфной углистой или глинистой массой, газами, битумами и соединениями чужеродных элементов, но в нем всегда наблюдается кристаллическая структура, и он достаточно легко очищается и доводится до нужных производству параметров.
Доменный графит, выделяясь в среду отдельными мельчайшими пластинками, представляет собой трудноуловимое вещество. Его улавливают и утилизуют – обычно прямо на предприятии, используя как добавку к шихте – но технология дорога и масштабы этой утилизации невелики.
Более производительным является метод изготовления графита из высокоуглеродистого сырья – летучих углеводородов, антрацита, кокса, пека. Основой метода является нагревание твердой сырьевой массы до 2800°С, а газообразной среды – до 3000°С при повышенном до 500 атм. давлении.
Технологии добычи природного и получения искусственного графита весьма затратны. Однако целесообразность подобных расходов неоспорима: свойства графита уникальны, и как материал он во многих случаях просто незаменим.
Свойства графита
Главное практическое свойство графита – устойчивость к запредельным термическим нагрузкам , инертность в диапазоне температур ниже 2500°С, высокая электропроводность, низкий коэффициент трения в парах графит-металл. Помимо того, графит легко расщепляется на чешуйки, которые, в свою очередь, без задержки прилипают к любой поверхности. Таким образом, мелкодисперсная графитная пыль становится отличным смазывающим веществом.Температура плавления графита близка к 4000°С, что позволяет использовать материал в качестве лабораторной среды для работы с тугоплавкими металлами. Находит свое применение и высокая теплопроводность минерала.
Пластичность графита дает возможность формовать из него детали любой формы. Прессованный графит прекрасно поддается механической обработке.
Важнейшим свойством графита является его способность к перерождению в алмаз.
Алмаз из графита и графит из алмаза
Разница между графитом и алмазом состоит в плотности укладки углеродных слоев. Практически разобщенные в графите, в алмазе они соединены столь плотно, что кристаллическая решетка минерала принимает кубическую форму. То есть каждый атом углерода в алмазе находится одновременно в трех взаимно перпендикулярных слоях.Для того чтобы углеродные слои связались воедино, не придумано ничего лучше кроме сильного сдавливания и подъема температуры. Первые синтетические алмазы были получены при разогреве графита до 1800°С под давлением в 120 тысяч атмосфер. Сегодня практикуется производство мелкой алмазной крошки при температурах порядка 1200°С и краткосрочном повышении давления до 300 тыс. атм.
Реакция обратима. Любой алмаз, разогретый до 1000°С, начинает превращаться в графит. При 2000°С процесс протекает очень быстро.
Использование графита
И природный, и синтетический графит находят применение в промышленности. В металлургии цветных и тугоплавких металлов графит незаменим как материал для обработки или изготовления литьевых форм. Способность графита растворяться в разогретых сплавах используется для придания изделиям заданных свойств.Работоспособность подшипников скольжения обеспечивается за счет использования графита. Что важно, темп износа графитовой опоры или обоймы постоянен во всем диапазоне рабочих температур подшипников, нередко насчитывающем сотни градусов.
Графит обладает не только смазывающими, но и абразивными способностями. Тончайшие полировочные пасты содержат в себе графит. Введенный в состав фрикционных материалов, минерал повышает устойчивость изделий к нагреву.
Керамика, замешанная на графите, отличается особой огнеупорностью. Электропроводность и стойкость материала к эрозии дает возможность изготавливать из графита высоковольтные контакты, облицовку сопел и дюз.
Инертность графита делает его отличным защитным покрытием для всевозможных конструкций. Краски, созданные на основе графитовой взвеси в растворителе-пластификаторе, работают и на твердых (бетон, сталь), и на упругих (древесина, алюминий) поверхностях.
