Алмазы России (I~1)

Посмотреть архив целиком

3




ГЛАВА I. Алмазы, их геология и применение.



§1.Геология алмазов.


Алмаз-минерал, драгоценный камень 1 класса, по блеску, красоте и твердости превосходит все известные в природе минералы и драгоценные камни. Алмаз представляет собой почти чистый углерод.

Свободный углерод встречается в природе в трех аллотропических формах-аморфный(в виде сажи) и двух кристаллических формах- графит и алмаз.

Алмаз- прозрачный кристалл, приобретающий после обработки чудесный, ослепительный блеск, графит-темный, совершенно непрозрачный. Алмазы в основном являются изоляторами. Графит хороший проводник электричества. Наиболее важное свойство алмаза- чрезвычайно высокая твердость. Графит очень мягок. Графит растворяется в некоторых кислотах, алмаз стоек к кислотам и щелочам (окисляется только в растворе некоторых щелочей). Различие свойств алмаза и графита объясняется различием их кристаллической структуры. Плотность алмаза 3,47-3,55. Плотность графита2.25. Алмаз может быть превращен в графит при нормальном давлении, а чтобы превратить графит в алмаз надо применить сверхвысокое давление и температуру.

В течение столетий алмазы ценились как драгоценности и украшения, но за последние 20-30 лет роль и значение их для развития человеческого общества резко изменились и повысились. Благодаря своей непревзойденной твердости и другим ценным свойствам алмазы нашли широкое применение прежде всего в обработке металла. Развитие техники XX в. предъявляет непрерывные требования к повышению прочности металла и тщательной обработки многих деталей сложных механизмов, без чего не могли бы быть созданы многие уникальные системы, имеющие важное значение для прогресса техники.

Проблема удовлетворения все возрастающих потребностей в алмазах в многих странах разрешается в двух направлениях.

Первое направление, имеющее длительную историю, связано с поисками алмазных месторождений и созданием алмазодобывающей промышленности. Второе направление, которое успешно развивается в последние годы,-искусственное получение алмазов.

Алмазных месторождений в мире немного. Алмазы в коренных месторождениях встречаются в составе магматических ультраосновных пород, известных под названием кимберлитов. Это и послужило благородной почвой для создания целой системы гипотез о кристаллизации алмазов из магмы в верхней мантии Земли и последующем выносе их на дневную поверхность с помощью вулканических аппаратов. Однако всем этим гипотезам присущ большой недостаток. Они не обосновывают возможности возникновения физико-динамических условий, необходимых для синтеза алмазов в природной обстановке и сохранения их в процессе перемещения вместе с магмой из глубин 70-140 км. На поверхность Земли. Все эти гипотезы не дают также четкого научного аргументированного ответа на вопрос о возможности существования в термодинамических условиях, необходимых для синтеза алмазов, обильного источника материала для их образования-свободного углерода.

Ввиду ценности и уникальности алмаза, его геология постоянно исследуется, а география изучается и расширяется. На сегодняшний день известно не так уж много, по сравнению с другими породами, месторождений.

АФРИКА

Африканский континент известен как классическая область распространения коренных алмазосодержащих пород-кимберлитов. Коренные и россыпные месторождения Африки занимают первое место в мире по размерам добыче алмазов. Наиболее важные алмазоносные районы располагаются в Южной, Западной (Гвинея-Судан) и Восточной Африке.

АВСТРАЛИЯ

Алмазы в Австралии были открыты раньше, чем в Африке (в 1851 г.), но добыча здесь никогда не была велика и с промышленной точки зрения австралийские месторождения являются второстепенными. Приурочены они к западной и южной частям Австралийского материка.

ИНДИЯ

Алмазы из россыпных месторождений Индии добывают в течение многих столетий. Коренные месторождения алмазов долго были неизвестны, хотя некоторые исследователи считали, что они могли быть связаны с породами из вулканических некков Ваджра - Карура. В тридцатых годах XX века в Индии открыты трубообразные тела, сложные брекчиевыми породами, весьма сходными по составу с африканскими и сибирскими кимберлитами. В пределах Индостанского полуострова известны три алмазоносных района: южный располагается в бассейнах рек Кистна, Пеннер и нижнего течения реки Годавари в провинции Мадрас; центральный в бассейне рек Брахмани, Маханади и верхнего течения р. Годавади в провинции Бихор, Орисса и штате Нагпур; северный- в Бундельканде на междуречье Сон-Сонар.

Следует отметить, что коренные месторождения алмазов в Индии были обнаружены только в 1930г. К.П. Сайнором.

СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА

Коренные месторождения алмазов Северной Америки (штат Арканзас) по своему строению и составу вполне сходны с коренными месторождениями Южной Африки. Добыча алмазов незначительна: с 1906 по 1920г. было найдено всего 3 тыс. камней средним весом 0,4 карата. Наиболее крупный алмаз- уплощенный октаэдр весил 40,22 карата. Отдельные находки алмазов зарегистрированы на территории Канады, в Британской Колумбии. Это одно из колоссальнейших в мире базальтовых плато.

ЧЕХИЯ

На территории Европы, как указывает В.С. Соболев, отдельные находки алмазов были зарегистрированы, однако до последнего времени коренных алмазоносных пород не находили. В Чехии имеются содержащие пиропы вулканические породы, которые по своей форме проявления в земной коре напоминают трубки сибирских кимберлитов. В дальнейшем на территории Чехии были найдены три кристалла алмаза (первый в1869г., второй в 1927г. и третий в 1959г.).

РОССИЯ

Якутия является одной из известных алмазоносных провинций мира. О месторождениях якутских алмазов написано много книг.

Алмазы, извлеченные из коренных и россыпных месторождений Якутии, весьма разнообразные - от мельчайших зерен массой 01,-02 мг до кристаллов в несколько сот каратов. Месторождения были открыты 50-е годы советскими геологами, проводившими в то время планомерное изучение этой территории.

Границы Якутской алмазоносной провинции (включая районы россыпной алмазоностности) определяются в настоящее время следующим образом: на западе-по р. Анабару вверх до восточной окраины Анабарского массива и далее вдоль нее на юг, затем через верховья Анабара и Оленека по восточному борту Тунгусской синеклизы; с востока провинция ограничена внешней зоной Предверхоянского краевого прогиба, а с юга - областью Алданского щита.

В пределах Якутской алмазоносной провинции выделяются девять районов проявления кимберлитового магматизма: Алданский, Мало-Бутобинский, Далдыно- Алакитский,Верхне-мунский, Анабарский, Лучакан-Куранахский, Чумордахский, Средне-Оленский и Куойкско- Мерчимденский.



§2.Происхождение алмазов

Первые научно обоснованные предположения о генезисе алмазов были высказаны геологами, изучавшими африканские кимберлитовые трубки, еще во второй половине XIX в. К этому времени относятся высказывания о происхождении алмазов в результате непосредственного воздействия магмы на пласты угля. По мнению ученых, алмазы принесены на поверхность из глубинных очагов перидотитового слоя, находившихся на глубине порядка 150 км.

Существует точка зрения (Т. Бонней и др.), согласно которой алмазы образовались в эклогитовой (грикваитовой) магме на большой глубине и в кимберлиты попали случайно. В качестве довода в пользу отсутствия генетической связи между алмазами и кимберлитами приводятся малоубедительные случаи отдельных находок алмазов в гранат-диопсидовых конкрециях.

В настоящее время большинство исследователей считают алмазы первичной составной частью кимберлитов, но расходятся в мнениях относительно места их образования.

По мнению А.В. Вильямса (исследователь алмазоносных месторождений Африки), на какой-то гипотетической неизвестной глубине существовал резервуар расплавленной магмы, которая благодаря изменениям температуры или давления уже начала кристаллизоваться и в некоторых участках этого резервуара превращаться в ультраосновные (перидотитовые, пироксенитовые и эклогитовые) породы. Кристаллизация и затвердевание ультраосновных пород, по его мнению, продолжались длительное время, в течение которого состав первоначальной магмы изменялся, пока она не приобрела состав кимберлитовой магмы. Вместе с другими кристаллами и минералов из первоначальной магмы на большой глубине выкристаллизовался и алмаз.

§3.Искусственный синтез алмазов

Как выяснилось, основные факторы, способствовавшие образованию алмазов, - высокое давление и температуры, которые имели место в земных недрах на большой глубине. Эти выводы геологов были использованы исследователями, работающими над проблемой искусственного получения алмазов.

Положительного результата добился в 1880г. Ханней: он получил несколько маленьких искусственных кристалликов, которые сейчас хранятся в Британском музее.

Технология получения кристаллов алмаза в его опытах была несложной. Зная, что при воздействии высоких температур и давлений обычные формы углерода (уголь, графит и др.) за счет уплотнения кристаллической решетки превращаются в алмазы, он герметически закупорил в стальную трубку, напоминающую орудийный ствол, смесь, содержащую 90 % легких углеводородов (таких, как керосин и парафин), 10% костного масла и немного металла лития, и нагревал трубу до красного каления, выдерживая ее в таком состоянии в течение 14 ч. Из 80 поставленных трубок уцелели только три, где были получены искусственные алмазы - 11 кристаллов.

В 1939г. советский ученый О. И. Лейпунский опубликовал точные параметры, при которых графит должен расплавляться в алмаз.

В середине 50-х годов искусственные алмазы начали получать в целом ряде стран. Первой из них стала Швейцария. В 1959 г. известная алмазная компания «Де Бирс» опубликовала данные о получении искусственных алмазов.

Компания «Дженерал электрик» выпустила на рынок первую партию искусственных алмазов. В Детройте было построено первое специальное предприятие по производству синтетических алмазов с годовой мощностью 3,5 млн. кар.

Большой вклад в физику и технику высоких давлений, разработку камер для синтеза сверхтвердых металлов внес академик Л. В. Верещагин. При его непосредственном участии и под его руководством в 1960г. был впервые осуществлен синтез алмазов в Советском Союзе.

Первое десятилетие после получения в промышленных условиях синтетических алмазов (1961-1971) было периодом бурного роста их использования во всех отраслях промышленности СССР. За это время общее потребление технических алмазов возросло в 35 раз, или в среднем более чем на 45% в год; при этом потребление синтетических алмазов выросло в 5,5 раза, или на 18,6% в год, а производство и потребление синтетических алмазов- в 295 раз. Немалое значение имело и то обстоятельство, что постоянное совершенствование технологии производства синтетических алмазов способствовало снижению цен на них.


§4.Алмазы в жизни человека

Алмазные месторождения встречаются довольно редко, они представлены трубчатыми телами круглой или овальной формы. Порода, содержащая алмазы, заполняет воронкообразные углубления глубиной до 1200м. и более. Такие воронки называется «трубками взрыва» или «кимберлитовыми трубками» по наименованию алмазоносной породы, которая была впервые обнаружена в Кимберли (Южная Африка).

В Индии алмазы были впервые обнаружены 7000 лет тому назад. Добыча алмазов достигла там наивысшего предела в XVII в. В 1725г. были найдены алмазы в Бразилии, и до открытия алмазов в Африке, в конце XIX в., Бразилия считалась основным поставщиком алмазов.

В 1960-х годах в Индии найдено коренное месторождение, состоящее из кимберлитовых трубок, покрытых наносными породами, слоем до 5 м. Это месторождение является наиболее богатым из всех месторождений зарубежных стран. Общие разведанные запасы алмазов этого месторождения исчисляются в 10 млн. карат.

Наиболее крупными месторождениями являются африканские, из которых добываются 95-98% всех алмазов зарубежных стран.

По данным горного управления США, запасы алмазов (1955г.) в основных алмазодобывающих странах составляют (в млн. карат.):

Конго (Киншаса)

300

Южно-Африканская Республика

100

Гана

100

Сьерра-Леоне

30

Ангола

30

Танганьика

20

Индия

63


всего 643

Добыча алмазов во всех зарубежных странах превышает 30 млн. каратов в год. Добыча алмазов в 1938г. составила примерно 11,5, в 1960 г. -32,0, 1963г.-около 31,0 млн. карат.

Низкое содержание алмазов в породе делает процесс добычи и извлечения алмазов чрезвычайно трудоемким. Чтобы получить 1 карат алмазов надо добыть и переработать 3-15т.породы.

Около 80% общей добычи алмазов составляют технические алмазы. Остальные- ювелирные, часть из которых также идет на технические цели - для изготовления наиболее ответственных алмазных инструментов (резцы, волоки, наконечники к приборам, в космической промышленности и электроники).


Добыча алмазов (в тыс. кар.)


Страна

1970г.

1975г.

1979г.

1980г.

1981г.







Заир

16000

17360

12750

12700

9700

ЮАР

8300

7295

8384

8522

8280

Ботсвана

544

2397

4394

5101

5150

Ангола

2430

750

750

1500

1750

Намибия

1866

1748

1653

1560

1200

Гана

2550

2328

1253

1200

1000

Венесуэла

400

1249

803

825

850

Сьерра-Леоне

2450

1500

845

850

810

ЦАР

610

339

315

279

280

Бразилия

320

270

280

280

280

Танзания

810

448

290

240

240

Прочие

570

249

235

293

310

Итого

В том числе ювелирных

39000


---

36033


---

31958


7820

33350


8480



7900







Импорт алмазов и бриллиантов (в тыс. каратов)

Алмазы I Бриллианты

Страны

1978г

1979г

1980г

1981г

1978г

1979г

1980г

1881г

Бельгия

36371

36195

35885

32780

2524

2225

2097

1530

США

24664

27444

23442

26200

3209

742

2353

2574

3220

Япония

16185

19265

20985

21400

742

684

683

760

Канада

1774

2466

2603

3350

1656

137

133

180

Израиль

8554

5641

5200

2900

---

---

---

---

ФРГ

1165

1051

1102

1050

678

498

526

430

Франция

---

---

---

---

541

433

705

640




Широкое применение алмазов в технике прежде всего обусловлено их уникальными физическими свойствами. В тот период, когда добыча алмазов в мире была крайне незначительной, техническое применение их было ограничено. Они использовались главным образом в качестве абразивного материала, стеклорезного инструмента, и для изготовления филер в волочильном деле. Огромный процесс в развитии техники, достигнутый в XX в., а также резкий рост уровня добычи природных алмазов и освоение технологии синтеза искусственных алмазов значительно расширили границы применения алмазов в науке и технике.

К техническим алмазам относятся те алмазы, которые не идут в ювелирное производство.















3




Случайные файлы

Файл
115279.rtf
27286-1.rtf
50114.rtf
24287.rtf
112171.rtf