К списку новостей
11 октября 2018

Разложить алмаз на атомы

Что может рассказать цвет о приключениях алмазов на пути к поверхности земли, какие из них меняют оттенок и сохраняют ли радиацию «облученные» камни?
 
О секретах и сюрпризах цветных алмазов рассказывает кандидат геолого-минералогических наук, эксперт-геммолог Геммологического центра МГУ, научный сотрудник геологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Галина Криулина


Почему розовый?

Особенное место во всем семействе цветных занимает розовый алмаз. Вопреки распространенному мнению, это не самый редкий цвет, встречающийся в натуральных алмазах, но самый востребованный. Романтический флер розового и огромное количество оттенков обеспечивают ему популярность среди поклонников бриллиантов. И образуется этот цвет в алмазе не так, как большинство других.

Алмаз состоит из углерода в особом твердом кристаллическом состоянии. Обычно цвет возникает из-за наличия примесей атомов других химических элементов в кристаллической решетке. Но с розовым все не так. Ученые пришли к выводу, что розовую окраску кристаллы алмаза получают в результате воздействия процессов пластической деформации. 

Розовый, как и коричневый оттенок, формируется при влиянии двух факторов: давления в мантии земли и экстремально высоких температур. В мантии алмаз находится в полутвердом («пластичном») состоянии. Ученые предполагают, что давление возникает при перемещении и преобразовании (метаморфизме) мантийных пород при глобальном движении тектонических плит

Когда материнские породы продвигаются к поверхности земли, находящийся в породе в пластичном состоянии алмаз испытывает температуры в 1200 градусов – он становится коричневым. Розовая окраска формируется при более низкой температуре в 900 градусов, когда алмаз уже кристаллизовался и стал твердым. Поэтому по сравнению с коричневыми, розовые подвергаются более грубой деформации и поверхность у них часто блочная и резкоступенчатая. Из-за таких особенностей многие розовые алмазы имеют трещины и дефекты.

Выбрать камни, пригодные для огранки в бриллиант, – трудоемкая работа. Да и гранить такие чрезвычайно сложно – испытание пластической деформацией приводит к высокому напряжению в камне, а при распиловке и шлифовке камень может попросту треснуть, «взорваться». Поэтому количество ограненных розовых из массы всех добытых алмазов – это доли процента.

Самые ценные в этой гамме – оранжево-розовые камни, с искринкой, пурпурные. Их особенность – в многоцветности. В природе есть камни-хамелеоны – александриты, которые при дневном свете красные, а при искусственном освещении становятся зелеными. Такого контраста у бриллиантов вы не увидите, тем не менее оранжево-розовые камни играют оттенками и немного меняют свой цвет в зависимости от освещения.

Самые редкие, а фактически единичные и, следовательно, самые дорогие в мире – красные алмазы (Fancy Purplish Red). Самые ценные из розовых – это интенсивно-розовые камни, с искринкой, пурпурные (Fancy Intense, Fancy Vivid). Опасным для красных и розовых бриллиантов является проявление коричневого оттенка, это может привести к резкому снижению стоимости. И наоборот, если основной цвет – коричневый, то стоимость может подскочить вверх, если проявляется оранжевый оттенок

Почему зеленый?

Причина появления зеленого цвета у алмаза – природная радиация. Может ли камень излучать ее, будучи поднятым из недр? Успокоим вас – нет. Зеленая окраска образуется при воздействии природного радиоактивного облучения на уже сформированный алмаз, а не при его росте, то есть является эпигенетической.

Источником радиации служит радиоактивный минерал, находящийся в породе вблизи самого алмаза. Таким источником, например, может быть чароит.

Процесс облучения обычно происходит, когда алмаз уже находится близко к поверхности земли, в кратере алмазоносной трубки (путь наверх начался на глубине 150–200 километров, прежде чем его вынесла туда магма глубинного вулкана), либо непосредственно на поверхности – на вторичном, россыпном, месторождении.

Лишь миллионы лет облучения и стабильная температура – а это чрезвычайно редкие условия – могут обеспечить алмазу насыщенный зеленый цвет.  От степени интенсивности и длительности радиоактивного облучения зависит насыщенность и равномерность распределения цвета в алмазе: от мягкого зеленого до черного.

Часто окрашенные таким образом, то есть подвергнутые об лучению, камни выглядят черными. И зеленый цвет можно распознать только при просмотре на просвет при освещении геммологической лампой не менее 6500 кельвин. Это очень важно для будущего бриллианта, когда при огранке удалят неровную поверхность кристалла и придадут форму, алмаз просветлеет, и тогда в бриллианте оптимально проявится редкая природная зеленая окраска.

Зеленый – коварный алмаз. Окраска его поверхностная, и редко кристалл прокрашен и внутри. К тому же цвет может распределяться неравномерно – зонами, а при обработке и вовсе пропасть. Тогда из цветного камень перейдет в разряд бесцветных. Кроме того, зеленый в алмазе термически неустойчив. При температуре 550 градусов появляется риск того, что экзотическая зеленая окраска станет коричневой.

Подобные находки кристаллов, имеющих коричневую окраску на поверхности, в частности, встречались в уральских древних россыпях, которые пережили метаморфизм, то есть глобальные эволюционные процессы. Такие изменения, как образование гор, происходят под воздействием повышенных температур. Если алмазы попали в этот процесс, те, что были ранее окрашены в зеленый, превратились в коричневые. Такой алмаз содержит много информации.

Внимательно рассмотрев его под лупой и увидев коричневые пятна, мы поймем, что алмаз добыт из древних россыпей. Так можно определить геологические особенности его нахождения в экзогенных – поверхностных – условиях, другими словами, «прочитать его историю». А этот признак очень важен для поисковой минералогии.

Почему желтый?

Алмазы желтых оттенков встречаются в природе наиболее часто. Сегодня доказано, что такая окраска формируется при замещении азотом атомов углерода. Камни наиболее притягательных цветов – насыщенного желтого, желто-оранжевого оттенков – редкая находка.

Почему голубой?

Голубой и синий оттенки дает примесь бора, и благодаря этому химическому элементу алмазы могут проводить электрический ток (имеют полупроводниковые свойства). Но не все так просто с голубым цветом. В австралийской трубке «Аргайл» добывали голубые камни, в кристаллических решетках которых не было бора, а значит, не обладающие полупроводниковыми свойствами. Часто такие алмазы содержали и серый оттенок – за счет примесей водорода. 

Американские ученые – геммологи, в течение двух лет изучавшие микроскопические включения в голубых алмазах, пришли к выводу, что эти камни являются «сверхглубокими». Они кристаллизуются гораздо глубже, чем большинство других алмазов. А атомы бора, содержащиеся в камнях таких оттенков, родом из древних океанов. Исследование было опубликовано в августе 2018 года в журнале Nature, а в октябре будет представлено на Международном геммологическом симпозиуме GIA в Калифорнии. 

Месторождения чуда

Алмазы фантазийного цвета находят на многих месторождениях, в том числе в Африке, Бразилии, Канаде, Австралии, России. Однако большинство из них могут похвастаться лишь единицами ювелирных цветных находок за весь год. Но есть особенные места, которые прославились алмазами редких цветов. Мы расскажем о нескольких.

Австралия

Самое известное в мире месторождение цветных алмазов находится на Зеленом континенте. Лампроитовая трубка Аргайл (Argyle) в Западной Австралии принадлежит компании Rio Tinto. Месторождение открыто в 1979 году, а добыча началась в 1983-м. Два десятилетия назад оно было крупнейшим по добыче алмазов в мире. Пик пришелся на 1994 год – тогда здесь было добыто 42 млн каратов алмазов. В 2017 году объем добычи составил 17 млн каратов в год.

Большая масса алмазов с трубки Аргайл – коричневые. Но визитной карточкой месторождения являются розовые. По экспертным оценкам, только 0,1% из общего объема годовой добычи с Аргайла определяются как розовые. При этом они составляют около 90% всех добываемых в мире розовых алмазов. Запасы трубки Аргайл иссякают: по заявлению Rio Tinto, это случится уже в 2020 году.

Южная Африка

Компания Petra Diamonds, основной владелец кимберлитовой трубки Куллинан (Cullinan) в ЮАР, называет это месторождение главным в мире источником редчайших голубых алмазов. Год начала отработки месторождения – 1903-й. Через два года здесь был обнаружен выдающийся и по своим размерам, и по своей чистоте и цвету алмаз. Названный по имени владельца месторождения, «Куллинан» весом 3107 каратов стал самым большим чистым алмазом в истории. Несмотря на то что его относят к белым бриллиантам, в нем присутствовал голубоватый оттенок. Из алмаза были сделаны 9 крупных бриллиантов общим весом 1056 каратов и 96 мелких кристаллов, совокупно весивших 7,55 карата. Два главных – «Куллинан I», или Большая звезда Африки» в 530,2 карата, и «Куллинан II», «Малая звезда Африки» весом 317,4 карата, – украсили скипетр и корону Британской империи. Сейчас эти королевские атрибуты выставляются в лондонском Тауэре.

За 10 лет, в течение которых Petra Diamonds владеет рудником Куллинан, компания сообщила о пяти знаковых голубых находках. Самая последняя из них была сделана в июне 2014-го – это камень массой 122,52 карата. В том же году уникальный алмаз был продан за $27,6 млн. А пару лет спустя стоимость лишь одного, самого крупного бриллианта весом 24,18 карата, созданного из голубого алмаза (всего бриллиантов получилось четыре), на аукционе Christie’s достигла рекордных $25,4 млн

Россия

На территории России АЛРОСА добывает алмазы в двух регионах – в Якутии, Северо-Восточной Сибири и Архангельской области, где разрабатывает крупнейшее в Европе алмазное месторождение. Львиная доля находок алмазов редких цветовых оттенков приходится на месторождения дочерних компаний, например – «Севералмаз», цветные алмазы – его визитная карточка.

Исследователи нашли родственные черты Ломоносовского месторождения и австралийской трубки Аргайл. В отличие от многих месторождений в Южной Африке, Канаде, Сибири, Ломоносовское образовано не в древнейших стабильных породах архейской эры, а, как и Аргайл, находится в более молодых протерозойских орогенных регионах, которые пережили большое тектоническое движение, отметили в своем труде исследователи Геммологического института Америки (GIA). Что это нам даёт? Возможный ответ на вопрос, откуда в австралийской и архангельской трубках столько розовых алмазов. Розовый цвет в алмазе породила пластическая деформация, причина которой лежит как раз в глобальном движении тектонических плит. Ученые делают предположение о связи природы как архангельских, так и австралийских розовых алмазов именно с протерозойскими тектоническими процессами.

Розовые алмазы и их фиолетовые собратья – известная особенность Ломоносовского месторождения. Алмазов фиолетового цвета разной интенсивности (purple, light & fancy purple, intense purple) среди отобранных алмазов редких цветовых характеристик насчитывается почти 7%, а розовых (pink) – 5%.

Но «Севералмаз» находит не только розовые алмазы – их палитра и оттенки чрезвычайно разнообразны. В 2017 и 2018 годах здесь были найдены три голубых алмаза весом от 0,09 до 0,32 карата.

Среди алмазов редких цветовых характеристик месторождения имени Ломоносова подавляющее большинство тем не менее составляют кристаллы с желтой окраской – более 70%. Примерно 7% от массы цветных алмазов – кристаллы интенсивного желто-зеленого цвета. А фантазийных коричневых насчитывается почти 11%.

По материалам корпоративного журнала «АЛРОСА»

источник Двина Сегодня