АЛМАЗ

Этот удивительный минерал известен людям уже около пяти тысяч лет, однако он до сих пор привлекает к себе пристальное внимание. Описывая алмаз, десятки раз употребляют слово '’самый” - самый твердый, самый блестящий, самый износостойкий, самый дорогой, самый редкий, самый теплопроводный и т.д. Необыкновенные свойства способствовали возникновению легенд и поверий, связанных с этим камнем. Название алмаз произошло от искаженного греч. (адамас) — неодолимый, несокрушимый.

В Древней Индии считали, что алмазы образованы из ’’пяти начал природы” — земли, воды, неба, воздуха и энергии. Индусы делили алмазы на несколько каст: брахманы (самые дорогие) — бесцветные, белые, кшатрии - слегка окрашенные, войшье - зеленоватые и шудры — серые. Алмазам приписывали магические свойства, поэтому сведения об их свойствах и добыче тщательно скрывали.

Справа - алмаз в породе

В Европу алмазы попали, видимо, в VI-V вв. до н.э. В Британском национальном музее хранится бронзовая статуэтка с двумя необработанными алмазами вместо глаз. Она найдена в Древней Греции и относится к V в. до н.э. Плиний Старший в ’’Естественной истории” описал ряд свойств алмазов, причем наряду с правильными представлениями об его твердости, спайности, блеске и прозрачности он приводит фантастические, выдуманные. Так, например, он пишет, что ’’алмаз образуется вместе с горным хрусталем, разламывается от свежей и теплой козлиной крови..., противится двум сильнейшим веществам - железу и огню..., имеет антипатию к магнитному камню — будучи положен возле него, не допускает, чтобы железо от него притягивалось, а ежели магнит притянет железо, то алмаз хватает оное и отнимает от него..., соделывает бессильными яды, прогоняет пустые страхи..., алмазы можно испытать на наковальне, и они столь неподатливы к удару, что железный молот может расколоться надвое и даже сама наковальня может сдвинуться с места...”.

На Руси слово ’’алмаз” впервые упомянуто в книге Афанасия Никитина ’’Хождение за три моря” (1466-1472 гг.). В ’’Лапидариях” (XI- Х111 вв.) алмазы разделены на мужские и женские. Считалось, что алмаз придает владельцу силу, твердость и мужество, предохраняет от врагов, усиливает остроту ума. М.И.Пыляев приводит ряд примеров из средневековых представлений об алмазе. ’’Алмаз укрощает яоость и сластолюбие, дает воздержание и целомудрие. Лошадь, не то, что человек, умрет от малейшей его частицы, истертой в порошок и данной в питье...”. Он пишет о том, что турки и персы в XVI в. считали, что ’’пристальное созерцание прозрачного бриллианта разгоняет хандру, снимает с глаз мрачную завесу, делает человека проницательнее и настраивает его на веселый лад...”. ’’Алмаз, привязанный к руке женщины, помогает ей разрешиться от бремени, сгоняет с лица пестрый цвет, носящий алмаз угоден царям...”. Считалось, что из двух воюющих сторон победит та, у которой алмаз больше.

В настоящее время этот замечательный минерал изучен довольно детально. Основные его свойства описаны в монографиях А.Е. Ферсмана, И.И. Шафрановского, М.А. Гневушева, Г.О. Гомона, Ю.Л. Орлова и др.

Алмаз кристаллизуется в кубической сингонии, гексаоктаэдрическом виде симметрии. В его кристаллической решетке атомы углерода, слагающие структуру алмаза, прочно объединены силами ковалентных связей. Каждый атом соединен с четырьмя окружающими его атомами.

Кристаллы алмаза разнообразны: помимо плоскогранных распространены кривогранные формы, наряду с изометрическими часто встречаются деформированные, удлиненные или уплощенные, а также со ступенчатыми или полицентрическими гранями. Плоскогранные октаэдры с зеркально ровными гранями и острыми ребрами довольно редки, часто на гранях развиваются различные фигуры травления (треугольники и др.), ребра округляются. Благодаря ступенчатому или полицентрическому строению граней кристаллы могут принимать вид псевдоромбододекаэдров или псевдокубов. Плоскогранные октаэдры с острыми ребрами кубического габитуса чрезвычайно редки, ребра таких кристаллов обычно сглажены, на гранях наблюдаются четырехугольные углубления.

Кристаллы алмазов с пластинчато-ступенчатым строением граней

Характерны для алмаза кривогранные формы: октаэдроиды, додекаэдроиды, гексаэдроиды, тетраэдроиды, на гранях которых наблюдаются микрослоистость, параллельная, вальцеобразная, сноповидная штриховки, пирамидальные и каплевидные холмики, ямки травления, дисковая и черепитчатая скульптуры.

Алмазы додекаэдрической и кривогранной формы

Иногда алмазы имеют каналы травления, покрываются тончайшими приповерхностными трещинами, создающими матовость при коррозии, несут следы механического износа. Разнообразно и внутреннее строение монокристаллов алмаза. Часто строение монокристаллов зональное или волокнистое, устанавливается невооруженным глазом или специальными исследованиями. Распространены пластически деформированные кристаллы. Детально изучая морфологию и внутреннее строение кристаллов алмаза, можно восстановить историю образования этого замечательного минерала.

Кроме монокристаллов алмазы часто образуют закономерные и незакономерные сростки. Первые разделяются на двойники и параллельные сростки. Двойникование у алмаза происходит по шпинелевому закону. Среди двойников срастания октаэдров особенно следует отметить уплощенные двойники треугольной формы. Двойники прорастания наблюдаются у октаэдров, но особенно они характерны для гексаэдров. Иногда встречаются двойники, образующие многолучевые звезды.

Двойники срастания кристаллов алмаза

Незакономерные сростки весьма типичны для алмаза. Срастаться могут два-три индивида различной или одинаковой величины или множество индивидов, образующих разнообразные агрегаты. Выделяют несколько разновидностей поликристаллических образований алмаза: борт, баллас и карбонадо.

Борт представляет собой мелкозернистые неправильной формы агрегаты беспорядочно ориентированных кристаллов, хорошо различимые невооруженным глазом или под микроскопом.

Борт

Темная окраска объясняется присутствием большого количества графита. Выделения борта могут достигать нескольких сот граммов. Борт встречается практически во всех месторождениях алмазов. В технике бортом часто называют низкокачественные алмазы с большим числом трешин и включений, алмазы монокристаллические и агрегаты.

Алмазы пониженного качества

Разновидность алмазов карбонадо была обнаружена в 1813 г. Название получила от португ. ’’carbonados” — карбонатизированный. Карбонадо представляет собой скрытокристаллические образования разупорядоченных индивидуумов размером 5—10 мкм, иногда в них присутствуют аморфный углерод и графит. Форма образований неправильная угловатая или округлая; непрозрачны; цвет темно-серый, черный, зеленоватый, серый, коричневый; поверхность блестящая, эмалевидная, антрацитоподобная или матовая, шлаковидная.

Карбонадо

Размер различный: обычно их масса 0,1-1 кар, но встречаются и более крупные. Так, в 1825 г. в Бразилии найден камень массой 3167 кар. Карбонадо обнаружены также в Венесуэле, в Южной и Центральной Африке.

Карбонадо обладают очень большой прочностью, поэтому они используются для буровых коронок, предназначенных для бурения особо твердых горных пород. Применяется карбонадо и для правящего инструмента.

В Африке встречена разновидность карбонадо с магнитными свойствами, названная стюартитом или стевартитом. В стюартите много включений магнетита, чем и обусловлены его магнитные свойства.

Балласы, дробеобразный борт, алмазы Кунца - под такими названиями известны поликристаллические образования округлой, овальной или грушеобразной формы с радиальнолучистым строением кристаллитов размером до 10—200 мкм. Диаметр агрегатов колеблется от нескольких до 20 мм и более.

Балласы

Известны находки балласов массой до 70—75 кар. Балласы непрозрачны, полупрозрачны или просвечивают, с сильным блеском или матовые, бесцветные, серые, черные или зеленоватые. Балласы встречаются в Бразилии, Южной Африке, на Урале, в Якутии. Применяются в буровых коронках.

Редкий бразильский баллас

В последние годы обнаружена новая разновидность поликристаллических образований алмаза ударно-взрывного происхождения. Такие алмазы приурочены к своеобразным кольцевым воронкообразным структурам — астроблемам, которые получаются при ударе космического тела о земную кору. Возникшие при этом высокие температура и давление способствовали образованию алмазов. Размеры угловатых, неправильной формы агрегатов не превышают, как правило, 1—2 мм, размер кристаллитов — 20—40 мкм. Алмазы непрозрачные, черные, желтоватые или зеленоватые. Часто строение агрегатов слоистое или волокнистое. При рентгеновских исследованиях агрегатов помимо алмаза часто обнаруживают другие модификации углерода: графит, лонсдэлеит и карбин.

Алмазы применяют в технике, что объясняется их высокой твердостью и износостойкостью. Твердость алмаза — 10 по шкале Мооса, самая высокая среди всех минералов. Микротвердость (в МПа) алмаза 93157 — 98648, в то время как корунда 20200, топаза 1399, кварца 981. Однако у алмаза наблюдается анизотропия твердости, выражающаяся в том, что на разных гранях и в различных направлениях твердость несколько отличается. Это связано с особенностями структуры. Наименее износоустойчивыми направлениями, по которым и обрабатывают алмаз, являются следующие: в плоской сетке куба — направления, параллельные сторонам кубических граней, в плоской сетке октаэдра - направления, соответствующие высотам треугольных граней.

В свою очередь, твердость октаэдрических граней больше твердости ромбододекаэдрических и еще выше — твердость кубических граней. Износостойкость алмазов колеблется в широких пределах, средняя износостойкость алмаза в несколько раз выше износостойкости широко известных абразивных материалов — карбидов бора и кремния. Абразивная способность материала определяется отношением массы сошлифованного материала к массе израсходованного абразива. Если принять абразивную способность алмаза за единицу, то абразивная способность карбида бора составит 0,5-0,6, а карбида кремния 0,2-0,3.

Теоретически плотность алмаза составляет 3,515 г/см3. Однако встречаются алмазы, у которых наблюдаются значительные отклонения от средней величины плотности. Это связано с наличием различных включений, трещин, пор, а также агрегативным строением. Наименьшую плотность имеют карбонадо (до 3,4 г/см3). Плотность балласов уменьшается от светлых разностей к темным. У монокристаллов с различимым невооруженным глазом зональным строением — ’’алмазов в оболочке” и у графитизированных кристаллов плотность ниже среднего значения. Плотность прозрачных с зелеными пятнами пигментации или дымчато-коричневых алмазов несколько ниже, чем у бесцветных или желтых, но эти колебания выражаются в тысячных, реже в сотых долях мегапаскаля.

Алмаз имеет совершенную спайность по {ill} , излом ровный, ступенчатый, раковистый. Модуль упругости (в МПа) алмаза равен 88254 (у карбида бора около 294180, карбида кремния 357919, твердого сплава до 588360). Этим объясняется способность алмаза деформироваться при воздействии на обрабатываемый материал. В связи с этим при алмазной обработке материалов удельное давление и температура в несколько раз ниже, чем при использовании других абразивов.

Предел прочности на изгиб у алмаза невысок - 206-490 МПа, что в три—четыре раза меньше, чем у твердого сплава (1079-1471 МПа), Предел прочности алмазов при сжатии зависит от его формы и дефектности, он составляет в среднем 1961 МПа, что в два раза меньше среднего предела прочности на сжатие у твердых сплавов (3922—4903 МПа). Прочность на разрыв 7746740 МПа (теоретическая). Коэффициент сжатия алмаза и модуль сжимаемости в четыре раза меньше, чем железа.

Алмаз характеризуется высокой теплопроводностью: она в два —пять раз выше, чем у металлов. Удельная теплоемкость алмаза в три раза выше, чем твердых сплавов. Высокая теплопроводность позволяет быстрее отводить тепло с поверхности обрабатываемых изделий.

При трении алмаза о шерсть он заряжается электричеством.

Алмаз является диэлектриком, вместе с тем отдельные разновидности алмазов (например, голубой или синий) могут обладать полупроводниковыми свойствами.

Коэффициент линейного расширения алмаза в несколько раз меньше коэффициента линейного расширения твердого сплава.

Температура плавления алмаза около 4000 °С. При нагревании алмаз сгорает, образуя углекислый газ. В струе кислорода он горит голубым пламенем при температуре около 720 °С, в атмосфере воздуха температура горения 850 °С. При нагревании без доступа воздуха поверхность алмаза графитизируется при 1000 °С, при более высокой температуре он полностью переходит в графит. В условиях защитной среды (в атмосфере азота или инертных газов, в вакууме, а также в восстановительной среде — водорода, ацетилена или окиси углерода) алмаз не графитизируется даже при нагревании до 1150—1200 °С.

Алмаз состоит из углерода (96—99,8 %). Кроме того, в количестве от тысячных до 0,2-03 % в нем содержатся примеси химических элементов - азота, кислорода, алюминия, бора, кремния, марганца, меди, а также примеси железа, никеля, титана, цинка и др. Встречаются включения графита, оливина, пиропа, хромита, хромдиопсида, энстатита и др.

Совершенно бесцветные алмазы довольно редки. Обычно у них наблюдается какой-либо оттенок (нацвет). Встречаются интенсивно окрашенные желтые, оранжевые, зеленые, синие, голубые, розовые, коричневые, серые и черные кристаллы.

Ограненные алмазы синего и розового цвета

Среди окрашенных алмазов большой известностью пользуются сапфирово-синий алмаз ’’Хоуп”, бывший ’’Голубой Тавернье” (масса 45,52 кар), яблочно-зеленый ’’Зеленый дрезденский” (масса 41 кар), янтарного цвета ’’Алмаз Альберта” (масса 102 кар). Всемирно известны черные алмазы из Баии (350 кар) и графини Орловой (67,5 кар). Окраска алмаза зависит от различных дефектно-примесных центров и включений.

Наиболее распространенная желтая окраска может иметь различное происхождение. Лимонно- или соломенно-желтая окраска прозрачных кристаллов октаэдрической или додекаэдрической формы, равномерно распределенная по всему камню, связана с дефектно-примесным центром N3 (интерпретируемым как комплекс A1N или три атома азота и вакансия), вызывающим поглощение с максимумом на 415 нм. Янтарно-желтая окраска прозрачных кристаллов кубического габитуса и неравномерная желтая — у ’’алмазов в оболочке” связана с одиночными атомами азота, изоморфно замещающими в структуре алмаза атомы углерода. Зеленые пятна пигментации, окрашивающие поверхность кристаллов в зеленоватый или голубоватый цвет, появляются в результате природного радиоактивного облучения. При нагревании в процессе метаморфизма они переходят в желтый цвет. Желтые пятна пигментации наблюдаются на алмазах из древних россыпей. Однако встречаются алмазы с синей и голубой окраской, равномерно распределенной по всему кристаллу.

Предполагают, что этот тип окраски обусловлен вхождением в структуру алмаза бора. Очень распространены дымчато-коричневые и реже розоватосиреневые алмазы, окраска которых связана с образованием дефектов на плоскостях скольжения. Молочно-белая окраска объясняется наличием мелкодисперсных включений граната во внешней части кристалла, а серая и черная — включениями графита.

Алмаз ’’Хоуп”

Алмаз Хоупа — крупный бриллиант массой в 45,52 карата глубокого сапфирово-синего цвета и размерами 25,60×21,78×12,00 мм. Находится в экспозиции Музея естественной истории при Смитсоновском институте в Вашингтоне (США) Возможно, самый знаменитый из бриллиантов, находящихся в Новом Свете.

Алмаз Хоупа в экспозиции Музея естественной истории (США)

История камня овеяна легендами. Считается, что он был получен из 115-каратного Голубого алмаза Тавернье, который к версальскому двору из Индии привёз знаменитый охотник за драгоценностями Жан-Батист Тавернье. Тот приобрёл его где-то поблизости от Голконды. Считается, что алмаз Тавернье был добыт в коллурских копях и одно время украшал статую богини Ситы.

После того, как Тавернье продал свой алмаз королевскому ювелиру, тот изготовил из него несколько меньших по размеру камней. Один из них, некогда украшавший перстень императрицы Марии Фёдоровны, ныне хранится в Алмазном фонде. Другой имел массу 69 карат и фигурировал в описях королевских сокровищ как «голубой алмаз короны» (фр. diamant bleu de la Couronne) или «голубой француз». Людовик XIV, как полагают, носил его на шее вправленным в золотой кулон, а при Людовике XV он украшал королевскую подвеску с орденом Золотого руна.

В 1787 году естествоиспытатель Матюрен-Жак Бриссон позаимствовал камень у короля для научных опытов. Когда с началом революции в 1792 году королевское семейство попало под домашний арест, во дворец проникли воры, которые похитили все драгоценности короны, не исключая и голубой алмаз.

Хотя на этом история камня по документам обрывается, о его дальнейшей судьбе существует много догадок. Согласно одной из гипотез, кража была подстроена Дантоном для подкупа врагов революции, согласно другой — камень попал в руки принца-регента Георга IV, а потом ушёл с молотка ради покрытия долгов одной из его фавориток.

Алмаз Хоупа назван по имени своего первого известного владельца — британского аристократа Генри Филиппа Хоупа, в чьём распоряжении он впервые замечен по документам 1839 года. Как редкость по чистоте, массе и огранке он экспонировался на всемирных выставках 1851 и 1855 годов в Париже и Лондоне. Уже тогда возникло подозрение, что камень из собрания Хоупа был получен при переогранке голубого алмаза французской короны (в 2008 году эта версия получила научное подтверждение).

В конце XIX века алмаз Хоупа перешёл по наследству к старшему внуку Генри Филипа Хоупа, Генри Томасу, а затем к дочери Генри Томаса, Генриетте. Последняя вышла замуж за Генри Пелэм-Клинтона, графа Линкольн и, позднее, герцога Ньюкасл-андер-Лайн; таким образом камень перешёл в семейство герцогов Ньюкасл-андер-Лайн. Его последний британский владелец, лорд Пелхам-Клинтон-Хоуп, разорился, после чего его жена, американская актриса, сбежала от него с сыном мэра Нью-Йорка. Пытаясь удовлетворить кредиторов, лорд продал алмаз лондонскому ювелиру. Пройдя через руки нескольких дельцов, алмаз в 1910 году был приобретён за астрономическую сумму в 550 тыс. франков ювелиром Пьером Картье, который начал распространять слухи о связанном с камнем проклятии.

После Картье алмазом владела Эвелин Уолш-Маклин — дочь владельца газеты Washington Post. В счёт уплаты долгов после её смерти камень был реализован ювелиру Гарри Уинстону, прославившемуся устройством «алмазных балов» в США и за их пределами. В ходе этих красочных шоу об алмазе узнало пол-Америки. Наконец в ноябре 1958 года Уинстон переслал его почтовой посылкой в Смитсоновский институт в качестве дара. С тех пор алмаз Хоупа остаётся одним из «гвоздей» смитсоновской экспозиции.

Дрезденский зелёный бриллиант

Дрезденский зелёный бриллиант — грушевидный алмаз естественного яблочно-зелёного цвета. Единственный крупный (41 карат, или 8,2 г) образец бриллианта данной разновидности. С XVIII века хранится в дрезденской сокровищнице «Зелёные своды».

Дрезденский зелёный бриллиант

С 1726 года уцелело письмо некого барона Готье, в котором упомянуто предложение лондонского купца продать редчайший зелёный бриллиант саксонскому курфюрсту Августу Сильному за 30 тысяч фунтов. У натуралиста Ганса Слоана имелась копия уникального камня, с указанием, что оригинал был приобретён лондонцем Маркусом Моузесом в Голконде.

Когда камень попал в Саксонию, точно неизвестно. По некоторым сведениям, камень купил сын Августа Сильного, Август III, на лейпцигской ярмарке 1742 года через голландского посредника за сумму, оцениваемую историками в 400 тысяч талеров. «Цена зелёного миндалевидного камня равнялась стоимости постройки всего Дрезденского собора».

Один из саксонских ювелиров (возможно, сам Динглингер) поместил зелёный алмаз — вместе с двумя крупными белыми (6,3 и 19,3 карата) и 411 мелкими — в аграф для шляпного гарнитура курфюрста. В таком обрамлении камень и дошёл до наших дней. После Второй мировой войны он вместе с другими дрезденскими сокровищами находился в СССР. Вернулся в Дрезден в 1958 году.

В 2000 году экспонировался в США. В 2006 году экспонировался в Московском Кремле в рамках выставки «Кабинет драгоценностей Августа Сильного».

Своим редким цветом алмаз обязан природной радиоактивности (алмазы могут менять цвет при облучении). Он использовался в экспериментах для сравнения с алмазами, зелёный цвет которым был придан искусственно, с целью разработать способ отличить их от естественных.

Алмаз при обычных температурах химически инертен. Кислоты, даже самые сильные, на него не действуют. При высоких температурах алмаз приобретает химическую активность. Смесь серной кислоты с двухромовокислым калием при нагревании окисляет алмазные порошки в углекислоту. Алмаз растворяется в расплавленной натриевой и калиевой селитрах и соде при нагревании. В расплавленных карбонатах щелочей при 1000 — 1200 °С алмаз превращается в окись углерода. Отдельные металлы (железо, сплавы железа, никель и др.) при более 800 °С частично растворяют алмаз.

Алмаз не смачивается водой, но прилипает к жировым смесям.

Показатель преломления алмаза высокий (2,417), этим объясняется его яркий, алмазный блеск. Для лучей разного цвета показатель преломления различный: для красного 2,402, желтого 2,417, зеленого 2,427, фиолетового 2,465.

Таким образом, дисперсия алмаза 0,063, что намного выше, чем у других минералов. Высокой дисперсией объясняется ’’игра” бриллиантов всеми цветами радуги. ’’Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем, он играет всеми цветами радуги, но сам остается прозрачным, словно капля” (А.И. Куприн). Угол внутреннего отражения для алмаза при показателе преломления 2.42 составляет 24°51'.

Кристаллы алмаза оптически изотропны, однако из-за присутствия различных дефектов под микроскопом практически всегда обнаруживается двупреломление. Узоры дву преломления различны. По Ю.Л. Орлову, наблюдаются следующие виды узоров: полосчатый, соответствующий зональному строению кристаллов или связанный с плоскостями скольжения; радиально лучистый, вызванный дислокациями роста кристаллов; звездо- и крестообразные, обусловленные неравномерным распределением примесей; в виде изоклин, вызванные объемными напряжениями в алмазе; в виде фантомов, обусловленные напряжениями, направленными в разные стороны; вызванные включениями посторонних минералов; напоминающие рисунок соломенных ковриков (в алмазах II типа).

Под воздействием катодных, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей алмазы люминесцируют, что вызвано дефектами структуры. Цвет люминесценции различен - от зеленого и желтого до голубого или синего. Некоторые алмазы не обладают этим свойством. Установлено, что алмазы с различным свечением имеют разные физико-механические свойства. Так, при статическом одноосном сжатии наибольшей прочностью отличаются несветящиеся алмазы, затем голубые, зеленые, желтые и розовые. Наибольшей динамической прочностью характеризуются кристаллы с розовым, затем с зеленым, желтым и голубым свечением. Наименьшая прочность на удар у несветящихся алмазов.

При испытании алмазов с различным свечением на истирание наибольшая износостойкость установлена у алмазов, светящихся зеленым цветом, затем голубым, желтым цветом, несветящихся и розового свечения.

По степени прозрачности в инфракрасном и ультрафиолетовом свете алмазы можно разделить на I и II типы. Наиболее часто встречаются алмазы I типа, для которых характерно поглощение в инфракрасном свете в области с длиной волны от 3 до 13 мк, и в ультрафиолетовом свете с длиной волны до 300 нм. В алмазах II типа поглощение в инфракрасном свете наблюдается в области с длиной волны 3-6 мк и в ультрафиолетовом свете — до 225 нм. Предполагается, что эти различия вызваны примесями азота, которого в алмазах I типа содержится 0,2 %, а в алмазах II типа гораздо меньше. Отдельные кристаллы II типа относятся к полупроводникам, встречаются редко и ценятся высоко.

При облучении физико-химические свойства алмаза — цвет, твердость, электрическое сопротивление и др. изменяются. Так, при облучении электронами бесцветные алмазы становятся синеватыми, а при облучении до 1,5 МэВ сине-зелеными. При нагревании алмаза до 300 °С синева уменьшается, при 600°С переходит в зеленый, а затем в постоянный желтый цвет, т.е. бомбардировка электронами смещает цветовые центры и цвет алмаза изменяется.

При кратковременном облучении нейтронами алмаз становится светло-зеленым, при увеличении времени облучения — темно-зеленым, а затем и черным. Гамма-лучами можно окрасить алмаз в нежно-голубой цвет, а термической обработкой - в янтарно-красный.

Облучение алмазов электронами и нейтронами приводит к смещению атомов и вакансий в кристаллической решетке алмаза. Эти преобразования решетки вызывают также изменение механических свойств алмазов.

Опытами доказано, что статическая прочность в зависимости от дозы облучения может увеличиваться на 20-40%. Вместе с тем при облучении повышается хрупкость кристаллов, т.е. уменьшается динамическая прочность на удар.

В природе алмазы встречаются в виде отдельных кристаллов, их обломков или поликристаллических агрегатов. Алмазы разделяют на ювелирные и технические. К ювелирным относят алмазы кристаллической формы, прозрачные, без трещин и включений, пятен и изъянов. Наиболее ценятся совершенно прозрачные кристаллы, без цветных оттенков и мутных участков. Все остальные кристаллы, а также поликристаллические разновидности относят к техническим алмазам.

Технические алмазы низкого сорта и поликристаллические разновидности обязательно проходят предварительную обработку с целью разделения их по форме и размерам, а также для выделения алмазов с более высокими свойствами прочности. При этом алмазы дробят, овализируют, полируют, а также подвергают термической обработке и металлизации.

Добыча алмазов

До XVIII в. алмазы добывали в Индии в районе Голконды, которая тогда была главным поставщиком этих драгоценных камней. Алмазоносный район расположен между реками Пеннару, Сон и Кен — притоками Ганга. Алмазы приурочены к песчаникам, конгломератам, пескам и галечникам. Начало добычи алмазов точно не установлено, однако известно, что уже более 2 тыс. лет до н.э. в Индии уже добывали этот замечательный камень. Из Индии они попадали в Грецию и другие европейские страны. Из индийских россыпей извлечены наиболее крупные и известные всему миру камни: ”Кох-и-Нор”, ’’Регент”, ’’Орлов”, ’’Дерианур”, ’’Санси”, ”Шах”, ’’Хоуп”, ’’Флорентиец”, ’’Зеленый дрезденский” и многие другие.

После открытия богатых россыпей алмазов в Бразилии Индия утратила главенствующую роль в поставке алмазов. В настоящее время ежегодный объем добычи алмазов Индии не превышает 20 тыс. кар, причем их . добывают не только из россыпей, но и из коренных месторождений — алмазоносных кимберлитовых трубок.

Алмазы в Бразилии открыты якобы крестьянином Ф. Машадо да Силва в 1714 г., который в каменоломне Сан-Педро недалеко от горы Лапа в шт. Гояс нашел светлый красивый твердый камешек. В 1730 г. камень был продан ювелиру и в Бразилии началась настоящая алмазная лихорадка. По другой версии, алмазы были открыты Антонио Арцао, обнаружившим прозрачные камни в песке, примешиваемом к глине. Вначале камешками играли дети, затем из них сделали игральные фишки, которые в 1725 г. увидели специалисты-ювелиры, и в поселок, названный Диамантино, хлынули толпы алмазоискателей. Вскоре Бразилия вышла на первое место в мире по добыче алмазов. С увеличением добычи алмазов в Бразилии цены на них упали. Для стабилизации цен правительство Португалии ввело высокие пошлины на экспорт алмазов из своей колонии Бразилии и установило высокую арендную плату на алмазоносные участки.

Добыча алмазов была объявлена собственностью короля. В результате добыча алмазов была снижена, а цены стабилизированы. В 1822 г. Бразилия стала независимым государством и частным лицам было разрешено разрабатывать месторождения. Это позволило расширить добычу и открыть новые алмазоносные площади в шт. Байя. До 1850 г. в Бразилии было добыто более 10 млн. кар драгоценных алмазов. Основная часть алмазов добывалась из отложений речных долин, где алмазы встречаются в кварцевом песке с небольшим содержанием золота. Добыча ведется ручным способом местными жителями гаримпейрос. По данным газеты ”Жорнал до Бразил”, в 1965 г. в Бразилии добычей алмазов занимались около 500 тыс. гаримпейрос. В настоящее время добыча алмазов в этой стране составляет около 350-400 тыс. кар в год. Качество бразильских алмазов высокое. Размер мелких камней (’’рисовых семечек”, или ’’шаблиоз”) — до 1 кар, покрупнее (’’бала”, или пуля) 1—3 кар, более крупных (’’шапеу до падре”) — свыше 3 кар. В Бразилии добыто несколько очень крупных камней, среди них ’’Президент Варгас”, ’’Звезда юга”, ’’Звезда Минаса”, ’’Южный Крест” и др.

В России первый алмаз найден в 1829 г. на Урале на Крестовоздвиженском золотом прииске. Четырнадцати летний Павел Попов, промывая золото, нашел крупный кристалл алмаза. Вскоре были выявлены россыпи у д. Северной и у с. Промысел, в Гороблагодатском округе была открыта Кушайская россыпь и россыпь на Ключевском прииске. Планомерные поиски алмазов на Урале начались только при Советской власти. Коренных месторождений алмаза здесь не выявлено.

Алмазы из россыпей обнаружены в ряде районов Индонезии на о. Калимантан. Масса большей части камней 0,25 кар, но иногда находили довольно крупные алмазы — до 10—20 кар.

В 1851 г. были открыты россыпи алмазов в Австралии, вначале в шт. Новый Южный Уэльс, а затем в штатах Квинсленд и Виктория. В 1975 —1978 гг. здесь установлены богатые коренные месторождения - кимберлитовые трубки, которые будут осваиваться предположительно с 1986 г.

В Южной Африке алмазы обнаружены в 1867 г. Существует легенда об их открытии. На берегу р. Оранжевой дети нашли несколько красивых, ярко блестевших на солнце камешков. Камни попали к фермеру Ван-Никерку, который и начал первый вести поиски алмазов. Вскоре он приобрел у негра-пастуха камень массой 83,5 кар, оцененный более чем в 11 тыс. фунтов стерлингов. Впоследствии этот камень получил собственное название — ’’Звезда Южной Африки”. На берегах рек Оранжевой и Вааль было добыто значительное число алмазов. В июле 1879 г. группа искателей обнаружила алмазы не на берегу реки, а в голубоватой породе, получившей название ’’кимберлит” от расположенного вблизи пос. Кимберлей. Это было первое в мире коренное месторождение алмазов, представляющее собой вертикальную воронкообразную трубу, заполненную кимберлитовой изверженной породой зеленого цвета, бедной кремнеземом и богатой соединениями железа и магния. Основные породообразующие минералы кимберлита — оливин, пироп, диопсид, кальцит и др.

Вслед за первой трубкой были открыты другие. В 1897 г. коренные месторождения алмазов обнаружили в Трансваале, в 1903 г. в Зимбабве, в 1907 г. в Анголе и Заире, а затем в Танзании, Лесото, Сьерра-Леоне, Ботсване, Гане. Добыча алмазов в Африке в течение короткого времени стала ведущей отраслью горной промышленности.

Первый алмаз на Сибирской платформе найден в 1948 г. С.Н. Соколовым. В 1949 г. разведочная партия Г.Х. Файнштейна выявила первые в Якутии россыпи промышленного значения. Коренные месторождения в Якутии открыты в 1954 г. геологом Л.А. Попугаевой и рабочим Ф.А. Белкиным, которые 21 августа 1954 г. обнаружили трубку, названную "Зарницей”. В 1955 г. Е.Н. Елагина и Ю. Хабардин открыли трубку ”Мир”. В дальнейшем были открыты и другие алмазные трубки.

За последние 60 лет за рубежом добыто (в млн. кар) следующее количество алмазов: 1920 г.— 3,4, 1924 г.— 3,85, 1928 г.— 8,01, 1932 г.— 6,06, 1936 г. — 8,34, 1940 г. - 13,04, 1944 г. - 11,76, 1948 г. - 10,34, 1952 г. - 18,69, 1956 г.-23,72, 1960 г.-27,7, 1964 г. - 33,81, 1968 г. - 36, 1972 г.-37,7, 1976 г.-36, 1980 г.-36,5.

Таким образом, из приведенных данных следует, что добыча алмазов за рубежом постоянно росла и рост ее стабилизировался только в последние 15 лет. Извлечено более 1300 млн. кар (более 260 т) алмазов, в том числе 365 млн. кар ювелирных. За последние 20 лет (с 1960 по 1980 г.) добыто алмазов столько же, сколько за все предыдущие годы.

В настоящее время более 90 % добычи алмазов за рубежом находится под контролем компании ”Де Бирс” (ЮАР), которая является владельцем ряда алмазодобывающих предприятий. На рудниках компании добывают более 12 млн. кар алмазов, в том числе 6 млн. кар ювелирных. ”Де Бирс” постоянно расширяет объемы добычи и предполагается, что к 1985 г. она достигнет 22 млн. кар, в том числе больше 8,5 млн. кар ювелирных алмазов.

Наиболее крупные алмазодобывающие страны — Заир (ежегодная добыча 11-13 млн. кар), ЮАР (7-8 млн. кар), Ботсвана (2,5-3 млн. кар), Ангола, Намибия и Гана (около 2 млн. кар), Сьерра-Леоне (1,5 млн. кар).

По оценке английского ’’Горного журнала”, запасы алмазов за рубежом составляют 1334 млн. кар, в том числе 85 % в странах Африки (в млн. кар): в Заире 550, ЮАР 150, Ботсване 110, Центральноафриканской Империи 52, Гвинее 51, Анголе 45, Намибии 35, Сьерра-Леоне 31, Лесото 30, Гане 30, Индии 25, Бразилии 56, Венесуэле, Гайане и Колумбии 102, в Северной Америке 50.

Мировые запасы алмазов при сохранении современного уровня обеспечат добычу на 30 лет.

Знаменитые алмазы мира

’’Куллинан"	3025,75	ЮАР, ’’Премьер"	1905
"Эксцельсиор”	971,5	ЮАР, ’’Ягерсфонтейн"	1893
"Звезда Сьерра-Леоне”	969,9	Сьерра-Леоне	1971
"Великий Могол”	793,0	Индия, Голконда	1951
”Войя"	770,0	Сьерра-Леоне	1945
’’Президент Варгас”	726,6	Бразилия	1938
"Юбилейный”	650,8	ЮАР, "Ягерсфонтейн”	1895
"Дютойтспен”	616	Южная Африка	1895
"Баумгольд"	609,25	--	1923
"Лесото”	601,25	Лесото	1967
”Гояс”	600,0	Бразилия	1906

Среди якутских алмазов наиболее крупными (в кар) являются: ’’XXVI съезд” (332), ’’Звезда Якутии” (232), ’’Революционер Иван Бабушкин” (171), ’’Великий почин” (135),’’Большая Медведица” (114,5), ’’Мария” (106), ’’Балтиец”, ”50 лет Октября”, ’’Чекист”, ’’Прогресс” и др.

Применение алмазов

Алмаз — драгоценный камень первого класса. Следует сказать, что до XV в. алмаз ценился гораздо меньше других драгоценных камней. Это объяснялось тем, что необработанный алмаз выглядит не очень привлекательно, блеск и дисперсия проявляются только у идеально гладких кристаллов правильной формы. После изобретения способа огранки алмаз сразу занял главенствующее положение среди всех драгоценных камней. Еще в Древней Индии было известно, что шлифование граней усиливает блеск и улучшает внешний вид алмаза. Индийская огранка заключалась в том, что у алмаза октаэдрической формы стачивали одну вершину и шлифовали все грани кристалла.

Впервые в Европе алмаз был отшлифован Людвигом де Беркгом в 1456 г. Однако некоторые считают, что это произошло гораздо раньше. Так, Е. Брутон пишет, что уже в 1330 г. в Венеции полировали грани алмазов, позже технологией этого процесса пользовались в г. Брюгге (Фландрия) и в Париже. Вначале алмаз гранили в форме ’’пойнт кат”, при этом грани октаэдра только притупляли, а площадка отсутствовала. Затем появилась огранка ”тейбл кат” — таблитчатая (похожая на индийскую). В 1530 г. была разработана огранка ’’роза”, потом ’’старая простая огранка” с 18 гранями, а в 1620 г. ’’Мазарини” — с 34 гранями и ’’Перуцци”. Постепенно форма огранки усложнялась. Современная форма огранки появилась в 1910 г., когда была разработана ’’полная бриллиантовая огранка”.

Ограненные алмазы-бриллианты использовались в различных украшениях — перстнях, подвесках, колье, диадемах, браслетах, государственных регалиях. М.И.Пыляев в книге ’’Драгоценные камни и их свойства” приводит ряд примеров. На одежде английской королевы было так много драгоценностей, что она с трудом выходила на аудиенцию, король Англии Генрих III носил до сотни колец с драгоценными камнями, а король Франции Людовик XII на торжественные выходы надевал одежду, усыпанную бриллиантами на сумму до 12 млн. франков по курсу того времени.

В России бриллианты стали особенно модными при Екатерине II. Их вставляли в брелоки, застежки, табакерки, трости, украшали одежду, обувь и тд.

Большая часть добываемых ювелирных алмазов идет на изготовление бриллиантов. До середины 50-х гг. XX в. ведущая роль в этой области принадлежала Бельгии. Однако с середины 50-х гг. производство бриллиантов стало развиваться в Израиле, а в конце 60-х гг. — в Индии.

Производство бриллиантов (% от общего объема)

Страны	1960 г.	196S г.	1970 г.	1975 г.
Израиль	22	28	27	37
Бельгия	59	47	35	32
Индия	0,5	4	17	15
США	5	6	10	8
ЮАР	4	4	5	4
Прочие страны	9,5	11	6	4
Производство бриллиантов, млн. кар	3,0	3,5	5,4	6,6

В 1978 г. было изготовлено бриллиантов 103, а в 1979 г. 7,4 млн. кар. Компания ”Де Бирс” определяет политику производства и продажи бриллиантов. До 1979 г. компания способствовала увеличению продажи алмазов Израиля и Индии, но в настоящее время объем продаваемых алмазов в этих странах уменьшен, что вызвало сокращение производства бриллиантов почти в два раза. Одновременно компания развивает гранильное производство в ЮАР. Конечная цель этих операций - дальнейшее повышение цен на бриллианты. В результате цены на алмазы с 1960 г. возросли в семь раз, а цены на бриллианты в среднем в 5,4 раза (в 1960 г. 1 кар стоил 109 долл., в 1978 г. до 572 долл.). Более 70 % добываемых алмазов — технические. С XIV в. алмазные порошки применялись для огранки алмазов в бриллианты. Издавна используются кристаллы алмазов для резки и обработки стекла. С 1863 г. алмазами армируют буровые коронки — это основная область использования технических алмазов. Кроме того, алмазы применяют в часовой и приборной технике как подшипники и подпятники, подвески, призмы, инденторы и пинетраторы, полупроводниковые приборы и теплоотводы и т.д. Используются алмазы и в качестве абразивных и режущих материалов при обработке цветных, черных металлов и твердых сплавов. Их вставляют в алмазные отрезные и шлифовальные круги, резцы, сверла, фрезы, притиры, бруски, пасты, шкурки, надфили и т.п. Особенно велика роль алмазов на финишных операциях при доводке деталей и инструментов. Используются алмазы и в различного рода инструментах для правки абразивных материалов. В последние годы алмазы стали применять в строительной технике для резки и обработки строительного камня, керамики и др.

В 1978 г. за рубежом на технические цели было израсходовано более 110 млн. кар алмазов, в том числе 70% синтетических. США из этого объема использовали около 35 млн. кар. Предполагается, что в 2000 г. потребление алмазов в технике за рубежом составит около 250 млн. кар.

В современной технике природные необработанные алмазы применяются в незначительных объемах. Большую часть природных алмазов предварительно обрабатывают: их дробят на куски без дефектов, округляют (овализируют), полируют, раскалывают и шлифуют для изготовления заготовок для резцов, сверл и т.п. В последние годы стали применять новые методы предварительной обработки алмазов (покрывать их тугоплавкими металлами) — металлизацию, термическую обработку для упрочнения алмазов и др.

Следует отметить, что в ювелирной практике издавна использовали всевозможные имитации бриллиантов: прозрачные, бесцветные минепалы - циркон, корунд, эвклаз, фенакит, турмалинахроит, топаз, берилл, горный хрусталь, реже шеелит, сфалерит и др., а также различные стекла с сильной дисперсией, полученной благодаря различным добавкам (главным образом свинца). В настоящее время лучшими имитациями бриллиантов стали новые синтетические материалы, такие, как иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), титанат стронция (фабулит), фианит, рутил, шпинель, корунд, ниобат лития и др. Некоторые имитации характеризуются сильной дисперсией, превышающей дисперсию алмаза (синтетический рутил, ниобат лития, сфалерит) или приближающуюся к ней (фианит, ИАГ, циркон, шеелит, некоторые стекла). Эти имитации отличаются от бриллиантов рядом свойств. Основное отличие — непревзойденная твердость алмаза. До сих пор нет ни одного минерала или синтетического материала, имеющего столь высокую твердость (10 по шкале Мооса).

Большую роль при идентификации бриллиантов играют оптические свойства. Алмаз характеризуется высоким показателем преломления — 2,417, который определить на обычных рефрактометрах невозможно. Некоторые имитации с более низкими показателями преломления (природный и синтетический корунд, синтетическая шпинель, эвклаз, фенакит, турмалин, топаз, берилл, горный хрусталь и стекла) легко отличаются от алмаза на обычных рефрактометрах. Минералы с высокими показателями преломления имеют сильный алмазный блеск, аналогичный алмазу; блеск минералов с низким показателем преломления — стеклянный. Особенно отчетливо это проявляется в ограненных камнях. Для определения блеска камней применяют рефлектометр, или "магический глаз”, с помощью которого бриллианты отличают от драгоценных камней с меньшим блеском.

Часто при диагностике используется свойство дву преломления. Наличие четкого двупреломления позволяет точно отличать от алмаза циркон, рутил, ниобат лития, корунд, эвклаз, фенакит, турмалин, берилл, топаз, горный хрусталь. Однако надо помнить, что у алмаза иногда наблюдается аномальное двупреломление.

При идентификации не закрепленных в изделиях камней рекомендуется использовать определение плотности. При помощи жидкости, плотность которой 3,5 г/см3 (например, разбавленная жидкость Клеричи), можно довольно просто выделить алмазы. Все имитации могут иметь более высокую плотность (фианит, ИАГ, циркон, синтетический рутил, титанат стронция, ниобат лития, шеелит, сфалерит, корунд природный и синтетический, синтетическая шпинель) или более низкую (эвклаз, турмалин, фенакит, берилл, горный хрусталь), чем алмаз. (Только плотность топаза близка к плотности алмаза.) Плотность стекол колеблется в зависимости от содержания в них свинца, но твердость стекла 5 и поэтому их отличить несложно. Дополнительными диагностическими свойствами могут служить спайность, люминесценция, определение включений. Надежный метод идентификации алмаза — пропускание рентгеновских лучей: алмаз в рентгеновских лучах прозрачный, а большинство минералов и стекол — непрозрачные. В последние годы появились ’’пробники”, основанные на использовании теплопроводности алмаза или на смачивании поверхности. Это прибор, на котором определяют контактный угол, или рапидографы со специальными чернилами, оставляющими на бриллианте сплошную линию, а на других камнях с высокими (выше 1,80) показателями преломления - пунктирную.