Алмаз

АЛМАЗ, мінерал, кристалічна кубічна поліморфна модифікація самородного вуглецю, по блиску, красі і твердості перевершує всі мінерали.

Різновиди алмаза — баллас, карбонадо, борт. Кристалізується в кубічній сингонії. Безбарвні або забарвлені октаедричні кристали. Найтвердіший мінерал (твердість 10 по мінералогічній шкалі); густина близько 3,5 г/куб.см, високий показник заломлення (2,417). Напівпровідник. Крупні прозорі кристали алмаза — коштовні камені першого класу. Найбільші в світі алмази: «Куллінан» (3106 кар), «Ексельсіор» (971,5 кар), «Йонкер» (726 кар). Застосовується в промисловості як абразивний матеріал. Промислові родовища пов'язані з кімберлітами, розсипами. Головні зарубіжні добувні країни: ЮАР, Конго (Заїр), Ботсвана, Намібія. В Російській Федерації родовища в Якутії, на Уралі. Синтетичні алмази одержують з графіту і углевмістких речовин з середини 1950-х років. Щорічне виробництво синтетичних алмазів декілька мільйонів карат (в основному для технічних потреб).

Хімічний склад

Алмаз складається з чистого вуглецю, але звичайно містить невеликі домішки різних хімічних елементів, що входять в кристалічну структуру або до складу включень інших мінералів. Для безбарвних прозорих різновидів характерна структурна домішка азоту (0,3%), хоча зустрічаються і «безазотні алмази». В непрозорих і забарвлених різновидах зміст домішок (оксиди алюмінію, кремнію, магнію, кальцію, заліза, титана і ін.) досягає 5%.

Морфологія

Алмаз кристалізується в кубічній системі. Атоми вуглецю знаходяться в ньому по вузлах двох кубічних грат з центрованими гранями, дуже щільно вставлених одна в іншу (а = 3,5595 А). Кристали алмаза є гігантськими полімерними молекулами і звичайно мають форму октаедрів, ромбододекаедрів, рідше — кубів або тетраедрів. Розміри кристалів варіюють від мікроскопічних до дуже крупних, маса найкрупнішого алмаза «Куллінан», знайденого в 1905 в Південній Африці 3106 кар (0,621 кг).

Фізичні властивості

Алмаз — найтвердіша зі всіх природних речовин. По шкалі Мооса відносна твердість алмаза рівна 10, абсолютна в 1000 разів перевищує твердість кварцу і в 150 разів — корунду. Максимальна твердість на гранях октаедра, мінімальна на гранях куба; на цьому засновані ограновування, розпилювання і шліфовка алмазів. Густина чистого алмаза 3,511 г/см3. Блиск сильний, від алмазного до жирного. Високий показник заломлення (від 2,417 до 2,421) і сильна дисперсія (0,0574) обуславлівають яскравий блиск і різнокольорову «гру» огранованих ювелірних алмазів, званих діамантами. Алмаз може бути безбарвним і водянопрозорим або забарвленим в різні відтінки жовтого, коричневого, червоного, голубого, зеленого, чорного, сірого кольорів. Розподіл забарвлення часто нерівномірний, плямистий або зональний. Під дією рентгенівського, катодного і ультрафіолетового проміння більшість алмазів починає світитися голубим, зеленим, рожевим і ін. кольорами. Алмаз прилипає до деяких жирових сумішей, на цьому заснований що отримав найбільше розповсюдження жировий спосіб витягання алмазів на збагачувальних фабриках.

На повітрі алмаз згоряє при 850°С з освітою СО2 ; у вакуумі при температурі зверху 1500°С переходить в графіт. Властивості алмаза різко міняються залежно від наявності (тип I) або відсутності (тип II) домішки азоту. Для типу I характерне аномальне двох переломлення, низька фотопровідність, відсутність електропровідності, поглинання в інфрачервоному (між 8-10 мкм) і ультрафіолетовому (від 3300 А) діапазонах, висока теплопровідність. Без азотні алмази (тип II) практично ізотропні, з високою фотопровідністю, не поглинають інфрачервоне випромінювання і прозорі в ультрафіолетовому (до 2200 А), володіють надзвичайно високою теплопровідністю. Рентгенівська диффракция виявляє в першому типі додаткові лінії, що свідчать про «дефектність» кристалічної структури.

Умови створення і знаходження алмазів

Передбачається, що алмаз кристалізується одним з перших мінералів при охолодженні мантійного силікатного розплаву на глибині 150-200 км при тиску 5000 МПа, а потім виноситься до поверхні Землі в результаті вибухових процесів, супроводжуючих формування трубок кімберліту, 15-20% які містять алмаз. Є і інша точка зору, згідно якої алмаз кристалізується на відносно невеликій глибині за рахунок дисоціації або часткового окислення Метану в газовій системі C-H-O-S при температурі зверху 1000°C і тиску 100-500 МПа. Алмази зустрічаються також в глибинних породах-еклогітах і деяких глибоко-метаморфізованних гранатових гнейсах. Дрібні алмази в значних кількостях знайдені в метеоритах, а також в гігантських метеоритних кратерах, де переплавлені породи містять значні кількості дрібнокристалічного алмаза. Алмази з кімберлітів і метеоритів відрізняються від знайдених в метеоритних кратерах і метаморфічних породах підвищеним вмістом важкого ізотопу вуглецю — 13С.