Алмаз

редактировать

Аллотроп углерода, который часто используется в качестве драгоценного камня и абразива.

Алмаз
Четкий восьмигранный камень выступает из черного камня. Немного деформированная восьмигранная форма этого необработанного кристалла алмаза в матрице типичен для минерала. Его блестящие грани также указывают на то, что этот кристалл взят из первичного месторождения.
Общие
КатегорияПриродные минералы
Формула. (повторяющаяся единица)C
Классификация Струнца 1.CB.10a
Классификация Дана1.3.6.1
Кристаллическая система Кубическая
Класс кристаллов Гексоктаэдрический (м3 · м). символ HM : (4 / м 3 2 / м)
Пространственная группа Fd3m (№ 227)
Структура
Jmol (3D)Интерактивное изображение
Идентификация
Формульная масса 12,01 г / моль
ЦветОбычно от желтого, коричневого или серого до бесцветного. Реже синий, зеленый, черный, полупрозрачный белый, розовый, фиолетовый, оранжевый, пурпурный и красный.
кристаллов Октаэдрическая
Двойникование Обычный закон шпинели (дает «макл»)
Раскол 111 (идеальный в четырех направлениях)
Излом
Шкала Мооса твердость10 (определяющий минерал)
Блеск Адамантин
Штрих Бесцветный
Диафрагма Прозрачный от полупрозрачного до полупрозрачного
Удельный вес 3,52 ± 0,01
Плотность 3,5–3,53 г / см
Польский блескАдамантин
Оптические свойстваИзотропный
Показатель преломления 2,418 (при 500 нм)
Двулучепреломление Нет
Плеохроизм Нет
Дисперсия 0,044
Температура плавления Зависимость от давления
Ссылки

Алмаз представляет твердую форму элемента углерода с его атомами, расположенными в виде кристаллическая структура называется кубическим алмазом. При комнатной температуре и давлении другая твердая форма углерода, известная как графит, является химически стабильной формой углерода, но алмаз не почти превращается в нее. Алмаз имеет высокую твердость и теплопроводность среди всех природных материалов, которые используются в основных промышленных приложениях, таких как режущие и полировальные инструменты. Они также являются причиной того, что подверглись воздействию материалов с алмазными наковальнями.

Примеры атомов в алмазе жесткое, некоторые примеси могут загрязнять его (два исключения: и азот ). Небольшое количество дефектов или примесей (около одного на миллион решетки) окрашивают алмаз в синий (бор), желтый (азот), коричневый (дефекты), зеленый (радиационное воздействие), фиолетовый, розовый, оранжевый или красный. Алмаз также имеет относительно высокую оптическую дисперсию (способность рассеивать свет разных цветов).

Возраст потенциальных природных алмазов составляет от 1 до 3,5 миллиардов лет. Большинство из них образовалось на глубинах от 150 до 250 километров (93 и 155 миль) в мантии Земли, хотя некоторые из них пришли с глубиной 800 километров (500 миль). Под высоким давлением и температурой углеродсодержащие растворяли различные минералы и заменяли их алмазами. Гораздо позже (от десятков до сотен миллионов лет назад) они были внесены на поверхность в ходе вулканических извержений и отложились в магматических породах, известных как кимберлиты и лампроиты.

Синтетические алмазы можно выращивать из высокочистого углерода при высоких давлениях и температурах или из углеводородного газа с помощью химического осаждения из паровой фазы (CVD). Имитация алмазов также может быть изготовлена ​​из таких материалов, как кубический диоксид циркония и карбид кремния. Природные, синтетические и имитационные алмазы чаще различают с помощью оптических методов или измерений теплопроводности.

Содержание

  • 1 Свойства материала
    • 1.1 Термодинамика
    • 1.2 Кристаллическая структура
    • 1.3 Форма кристаллов
    • 1.4 Механические свойства
      • 1.4.1 Твердость
      • 1.4.2 Вязкость
      • 1.4.3 Предел текучести
      • 1.4.4 Эластичность и предел прочности
    • 1.5 Электропроводность
    • 1.6 Свойство поверхности
    • 1.7 Химическая стабильность
    • 1.8 Цвет
    • 1.9 Идентификация
  • 2 Геология
    • 2.1 Распределение по поверхности
    • 2.2 Исследования
    • 2.3 Возраст
    • 2.4 Происхождение в мантии
    • 2.5 Источники углерода
    • 2.6 Образование и рост
    • 2.7 Перенос на поверхности
    • 2.8 В космосе
  • 3 Промышленность
    • 3.1 Алмазы драгоценных камней
      • 3.1.1 Огранка
      • 3.1.2 Маркетинг
    • 3.2 Промышленные алмазы
    • 3.3 Горнодобывающая промышленность
      • 3.3.1 Политические вопросы
  • 4 Синтетика, имитаторы и улучшения
    • 4.1 Синтетика
    • 4.2 Симуляторы
    • 4.3 Улучшения
    • 4.4 Идентификация
  • 5 Кража
  • 6 Этимология, раннее использованное ие и обнаружение состава
  • 7 См.
  • 8 Ссылки
  • 9 Книги
  • 10 Внешние ссылки

Материалы Свойства

Алмаз - это твердая Также форма углерода, атомы которого расположены в кристалле. Твердый углерод бывает разных форм, как известных аллотропов, в зависимости от типа химической связи. Двумя наиболее распространенными аллотропами чистый углерод алмаз и графит. В графите связи представляют собой sp орбитальные гибриды, и атомы образуются в плоскостях, каждая из которых связана с тремя ближайшими соседями, разнесенными на 120 градусов. В алмазе они sp, и атомы образуют тетраэдры, каждый из которых связан с четырьмя ближайшими соседями. Тетраэдры жесткие, связи прочные, и из всех известных веществ алмаз имеет наибольшее количество элементов в единице объема, он и самый твердый, и наименее сжимаемый. Он также имеет высокую плотность, от 3150 до 3530 килограммов на кубический метр (более чем в три раза больше плотности воды) в природных алмазах и 3520 кг / м в чистом алмазе. Между ближайшими соседями, на одной плоскости легко скользить мимо друга. Таким образом, графит намного мягче алмаза. Однако более прочные связи делают графит менее горючим.

Алмазы были адаптированы для применений из-за высоких физических характеристик материала. Из всех известных веществ это самое твердое и наименее сжимаемое. Он имеет самую высокую теплопроводность и самую высокую скорость звука. Он имеет низкую адгезию и трение, его коэффициент теплового расширения чрезвычайно низкий. Его оптическая прозрачность простирается от дальнего инфракрасного диапазона до глубокого ультрафиолета, и он имеет высокую оптическую дисперсию. Он также имеет высокое электрическое сопротивление. Он химически инертен, вызывает реакцию с большинством коррозионных веществ и обладает отличной биологической совместю.

Термодинамика

Теоретически предсказанная фазовая диаграмма углерода

Условия равновесия давления и температуры для перехода между графитом и алмазом хорошо установлен теоретически и экспериментально. Давление изменено линейно от 1,7 ГПа при 0 К до 12 ГПа при 5000 К (тройная точка алмаз / графит / жидкость ). Однако фазы имеют широкую область около этой линии, где они могут сосуществовать. При нормальной температуре и давлении, 20 ° C (293 K) и 1 стандартной атмосфере (0,10 МПа) стабильной фазой углерода является графит, но алмаз метастабильным и его скорость преобразование в графит незначительно. Однако при температуре выше примерно 4500 К алмаз быстро превращается в графит. Для быстрого превращения графита в алмаз требуется давление, превышающее линию равновесия: при 2000 K необходимо давление 35 ГПа.

Выше тройной точки точка плавления алмаза медленно увеличивается с давления давления; но при давлениих в сотни ГПа он уменьшается. При высоких давлениях кремний и германий имеют объемно-объемно-увеличенную кубическую кристаллическую структуру BC8 , и аналогичная структура предсказывается для углерода при высоких давлениях. При 0 K переход, по прогнозам, произойдет при 1100 ГПа.

Результаты исследований, опубликованные в статье в научном журнале Природа в 2010 году, предполагают, что при сверхвысоких давлениях и температурах (около 10 миллионов атмосфер или 1 ТПа и 50 000 ° C) алмаз ведет себя как металлическая жидкость. Экстремальные условия, необходимые для этого, присутствуют в газовых гигантах из Нептуна и Урана. Обе планеты состоят примерно на 10 процентов из углерода и гипотетически могут содержать океаны жидкого углерода. Государство-магнитное поле, указанное в сообщении.

Кристаллическая структура

Алмазная элементарная ячейка, показывающая тетраэдрическая структура.

Наиболее распространенная кристаллическая структура алмаза называется кубическим алмазом. Он сформирован из элементарных ячеек (см. Рисунок), уложенных вместе. На рисунке 18 элементов, каждый угловой атом делится на восемь элементарных ячеек, а каждый атом в атомарную ячейку приходится на восемь элементов. Каждая сторона элементарной емкости имеет длину 3,57 кольрем.

Кубическую решетку алмаза можно представить как две взаимопроникающие гранецентрированные кубические решетки, одна из которых смещена на 1/4 диагонали вдоль кубической ячейки или как одна решетка с двумя атомами, связанными с каждой точкой решетки. Если смотреть с кристаллографического направления <1 1 1>, он сформирован из слоев, уложенных в повторяющийся узор ABCABC... Алмазы также могут образовывать структуру ABAB..., известна как гексагональный алмаз или лонсдейлит, но это намного менее распространено и образуется в условиях отличных от кубического углерода.

Форма кристаллов

Треугольная грань кристалла с треугольными ямками травления, самая большая из которых имеет длину основания около 0,2 миллиметра (0,0079 дюйма) Одна грань неограненного октаэдрического алмаза с треугольниками (положительным и отрицательным рельефом), образованными естественным химическим травлением

Алмазы чаще всего встречаются в виде идиоморфных или закругленных октаэдров и сдвоенные октаэдры, известные как маклы. Кристаллическая структура алмаза имеет кубическое изображение элементов, они имеют множество граней, которые принадлежат кубу, октаэдру, ромбикосодекаэдру, тетракис-гексаэдру или дизьякис додекаэдр. Кристаллы могут иметь закругленные и невыразительные края, а могут быть удлиненными. Алмазы (особенно с закругленными кристаллическими гранями) обычно покрыты nyf, непрозрачной коркой, напоминающей смолу.

Некоторые алмазы имеют непрозрачные волокна. Их называют непрозрачными, если волокна растут из прозрачной подложки, или волокнистыми, если они занимают весь кристалл. Их цвета изменяются от желтого до зеленого или серого, иногда с облачными белыми или серыми примесями. Их наиболее распространенная форма - кубоидальная, но они также могут образовывать октаэдры, додекаэдры, маклы или комбинированные формы. Структура является результатом большого количества примесей размером от 1 до 5 микрон. Эти алмазы, вероятно, образовались в кимберлитовой магме и отобрали летучие вещества.

Алмазы также могут образовывать поликристаллические агрегаты. Были попытки разделить их на группы с такими названиями, как boart, ballas, stewartite и frameite, но общепринятого набора критериев не существует. Карбонадо, тип, в котором алмазные зерна были спечены (сплавлены без плавления под действием тепла и давления), имеет черный цвет и более твердый, чем монокристаллический алмаз. В вулканических породах такого не наблюдалось. Существует множество теорий о его происхождении, включая образование звезды, но нет единого мнения.

Механические свойства

Твердость

Чрезвычайная твердость алмаза в определенных ориентациях делает его полезным в материалах, как в этом пирамидальном алмазе, внедренном в рабочую поверхность твердомера по Виккерсу.

Алмаз - самый твердый из известных природных материалов как по шкале Виккерса, так и по шкале Мооса. Высокая твердость алмаза по сравнению с другими материалами известна с древних времен и является его названием. Это не означает, что они нерушимы или не царапаются.

Твердость алмаза зависит от его чистоты, кристаллического совершенства и ориентации: твердость выше для безупречных чистых кристаллов, ориентированных в направлении <111> (по самой длинной диагонали кубическая решетка алмаза). Следовательно, хотя некоторые алмазы можно поцарапать другими материалами, такими как нитрид бора, самые твердые алмазы могут поцарапать только другие алмазы и агрегаты нанокристаллического алмаза.

Твердость алмаза способствует его пригодности в драгоценного камня. Его можно поцарапать только другими бриллиантами, он очень хорошо сохраняет свой блеск. Его использование в качестве предпочтительного камня в помолвочных или обручальных кольцах может обеспечить его использование в качестве предпочтительного камня в помолвочных или обручальных кольцах., которые часто носят каждый день.

Самые твердые природные алмазы в основном находятся из месторождений Копетон и Бингара, район в районе Новой Англии в Новом Южном Уэльсе, Австралия. Эти алмазы, как правило, маленькие, от идеальных до полусовершенных октаэдров и используются для полировки других алмазов. Их твердость соответствует форме кристаллов, которая представляет собой одностадийный рост кристаллов. Большинство алмазов демонстрирует больше доказательств множественных стадий роста, которые включают в себя дефекты поверхности, дефекты в кристаллической решетке, и все это влияет на их твердость. Можно использовать обычные алмазы при использовании высокого давления и высокой температуры для алмазов, тверже, чем алмазы, используется в датчикх твердости.

Вязкость

В некоторой степени с твердостью другая механическая прочность, то есть способность материала сопротивляться разрушению от сильного удара. Измеренная прочность природного алмаза составляет 7,5–10 МПа · м. Это хорошее значение по сравнению с другими керамическими материалами, но низкое по сравнению с другими керамическими материалами, технические как технические сплавы, которые обычно имеют ударную вязкость 100 МПа · м. Как и в случае с любым другим инструментом, макроскопическая геометрия алмаза обеспечивает его устойчивости к разрушению. Алмаз имеет плоскость спайности и поэтому в одних ориентациях более хрупок, чем в других. Алмазные огранщики используют этот атрибут для раскалывания некоторых камней перед огранкой. «Ударная вязкость» - один из основных показателей качества синтетических алмазов.

Предел текучести

Алмаз имеет предел текучести при сжатии 130–140 ГПа. Это исключительно высокое значение, наряду с твердостью и прозрачностью алмаза, является источником того, что ячейки алмазной наковальни основным инструментом для экспериментов с высоким давлением. Эти наковальни достигли давления 600 ГПа. Для нанокристаллических алмазов возможно намного более высокое давление.

Эластичность и предел прочности на разрыв

Обычно попытка деформировать объемный кристалл алмаза растяжением или изгибом приводит к хрупкому разрушению. Когда монокристаллический алмаз имеет форму проволоки или иголок нанометрового размера (~ 100–300 нанометров в диаметре), они могут быть упруго растянуты до 9% деформации растяжения без разрушения, с максимальным локальным растягивающим напряжением От ~ 89 до 98 ГПа, что очень близко к теоретическому пределу для этого материала.

Электропроводность

Также существуют или применяются другие специализированные приложения, в том числе использование в полупроводников : некоторые голубые бриллианты являются естественными полупроводниками, в отличие от всех алмазов, которые являются отличными электрическими изоляторами. Электропроводность и синий цвет обусловлены примесью бора. Бороздает атомы углерода в решетке алмаза, создавая дырку в валентной зоне.

Существенная проводимость обычно наблюдается в номинально нелегированном алмазе, выращенном химическим осаждением из паровой фазы. Эта проводимость связана с частями, связанными с водородом, адсорбированными на поверхности, и ее можно удалить с помощью отжига или другой обработки поверхности.

В статье 2020 года сообщается, что очень тонкие иглы алмаза могут изменить свое электрическое сопротивление от нормального (ширина запрещенной зоны 5,6 эВ) до почти нуля путем избирательной деформации растяжения.

Свойство поверхности

Алмазы по своей природе липофильны и гидрофобный, что означает, что поверхность алмазов не может смачиваться водой, но может легко намокать и прилипать к маслу. Это свойство может быть использовано для извлечения алмазов с использованием масла при производстве синтетических алмазов. Однако, когда поверхности алмаза химически модифицированы определенными ионами, ожидается, что они станут настолько гидрофильными, что смогут стабилизировать несколько слоев водяного льда при температуре человеческого тела.

Поверхность алмазов частично окислена. Окисленную поверхность можно восстановить термообработкой в ​​токе водорода. Другими словами, эта термообработка частично удаляет кислородсодержащие функциональные группы. Но алмазы (spC) неустойчивы к высоким температурам (выше примерно 400 ° C (752 ° F)) при атмосферном давлении. При превышении этой температуры структура постепенно переходит в spC. Таким образом, алмазы следует восстанавливать при этой температуре.

Химическая стабильность

При комнатной температуре алмазы не вступают в реакцию с какими-либо химическими реагентами, включая сильные кислоты и основания.

В атмосфере чистого кислорода алмаз имеет точку воспламенения, которая находится в диапазоне от 690 ° C (1274 ° F) до 840 ° C (1540 ° F); более мелкие кристаллы легче горят. Его температура повышается от красного до белого, и он горит бледно-голубым пламенем и продолжает гореть после удаления источника тепла. Напротив, в воздухе горение прекратится, как только тепло будет удалено, потому что кислород разбавлен азотом. Чистый, безупречный, прозрачный алмаз полностью превращается в двуокись углерода; любые примеси останутся в виде золы. Тепло, выделяемое при огранке алмаза, не приведет к возгоранию, как и зажигалка, но домашний огонь и паяльные лампы достаточно горячие. Ювелиры должны быть осторожны при формовании металла в алмазном кольце.

Алмазный порошок соответствующего размера (около 50 микрон) горит ливнем искр после возгорания от пламени. Следовательно, пиротехнические композиции на основе порошка синтетического алмаза могут быть приготовлены. Образующиеся искры имеют обычный красно-оранжевый цвет, сравнимый с углем, но имеют очень линейную траекторию, что объясняется их высокой плотностью. Алмаз также реагирует с газообразным фтором при температуре выше 700 ° C (1292 ° F).

Цвет

Музейная выставка ювелирных изделий. Каждый из трех брошей из большого коричневого камня в центре, окруженного множеством прозрачных мелких камней. Ожерелье имеет большой коричневый камень внизу, а его нить покрыта мелкими прозрачными драгоценными камнями. Украшение в кластера содержит множество коричневых драгоценных камней. Коричневые бриллианты в Национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия Изображение алмаза. Самый известный цветной алмаз, Бриллиант Надежды.

Алмаз имеет широкую запрещенную зону, равную 5,5 эВ, соответствующую длине волны глубокого ультрафиолета 225 нанометров. Это означает, что чистый алмаз должен пропускать видимый свет и выглядеть как прозрачный бесцветный кристалл. Цвета в алмазе возникают из-за дефектов решетки ипримесей. Кристаллическая решетка алмаза исключительно прочная, и только атомы азот, бора и водорода могут быть введены в алмаз во время роста в значительных соответствующихх (до атомных). процентов). Переходные металлы никель и кобальт, которые обычно используются для выращивания синтетического алмаза с помощью методов высокого давления и высокой температуры, были обнаружены в алмазе как отдельные атомы; максимальная величина составляет 0,01% для никеля и еще меньше для кобальта. Практически любой элемент может быть введен в алмаз с помощью ионной имплантации.

Азот является наиболее распространенной примесью, обнаруживаемой в драгоценных алмазах, и отвечает за желтый и коричневый цвет в алмазах. За синий цвет отвечает бор. Цвет в алмазе имеет два источника: облучение (обычно альфа-частицами), вызывающее цвет в зеленых алмазах, и пластическая деформация кристаллической решетки алмаза. Пластическая деформация является причиной цвета некоторых коричневых и возможно розовых и красных бриллиантов. В возрастном порядке редкости за желтым алмазом следуют коричневый, бесцветный, затем синий, зеленый, черный, розовый, оранжевый, фиолетовый и красный. «Черные», или карбонадо, бриллианты не являются действительно черными, а скорее содержат темные включения, придающие драгоценный камень их темный вид. Цветные алмазы примеси или структурные дефекты, вызывающие окрашивание, тогда как чистые или почти чистые алмазы прозрачны и бесцветны. Большинство алмазных примесей заменяют большинство атомного углерода в кристаллической решетке , что известно как углеродный дефект. Самая распространенная примесь, азот, вызывающее окрашивание в желтый цвет от слабого до интенсивного в зависимости от типа и проникающего азота. Геммологический институт Америки (GIA) классифицирует желтые и коричневые бриллианты с низкой насыщенностью как бриллианты нормального цветового диапазона и применяет шкалу оценок «D» (бесцветный) до «Z» (светло-желтый). Бриллианты другого цвета, например голубого, называются бриллиантами фантазийного цвета и подпадают под другую шкалу оценок.

В 2008 году бриллиант Виттельсбаха весом 35,56 карата (7 112 г) голубой бриллиант, когда-то принадлежавший королю Испании, продан на аукционе Christie's за 24 миллиона долларов. В мае 2009 года голубой аукцион бриллиант весом 7,03 карата (1,406 г) был продан на 10,5 млн швейцарских франков (6,97 млн ​​евро или 9,5 долларов США) за самую высокую цену за карат, когда-либо уплаченную за бриллиант миллиона в то время). Однако этот рекорд был побит в том же году: ярко-розовый бриллиант весом 5 карат (1,0 г) был продан за 10,8 млн долларов в Гонконге 1 декабря 2009 года.

Идентификация

Бриллианты можно определить по их высокой теплопроводности (900–2320 Вт · м · К). Их высокий показатель преломления также показывает показательную, но другие материалы аналогичную преломляющую способность. Алмазы ограняют стекло, но это не позволяет однозначно идентифицировать алмаз, потому что другие материалы, такие как кварц, также лежат над стеклом по шкале Мооса и также могут его разрезать. Бриллианты могут поцарапать другие алмазы, но это может привести к повреждению одного или обоих камней. Тесты на твердость нечасто используются в практической геммологии из-за их разрушительного характера. Чрезвычайная твердость и высокая ценность алмаза означает, что драгоценные камни обычно полируются медленно, с использованием кропотливых методов и большего внимания к деталям, чем в случае с большинством других драгоценных камней; Они приводят к плохому отполированию граней исключительно острыми гранями. Алмазы также обладают очень высоким показателем преломления и довольно высокой дисперсией. Взятые вместе, эти факторы влияют на внешний вид бриллианта в целом, и большинство диамантеров по-прежнему действуют на умелое использование лупы (увеличенного стекла) для идентификации бриллиантов «на глаз».

Геология

Алмазы чрезвычайно редки, их достижения в материнской породе показывает миллиардных долей. До 20 века большинство алмазов находили в россыпных месторождениях. Неупованные алмазы также встречаются вдоль протоков и древних береговых линий, где они имеют тенденцию накапливаться из-за своего размера и плотности. Редко они были обнаружены в ледниковом периоде (особенно в Висконсине и Индиане ), но эти отложения не имеют промышленного качества. Эти типы отложений образовались в результате локализованных вулканических интрузий через выветривания и переноса под действием ветра или воды.

Основные алмазов проходит из мантии Земли, и большая часть этого раздела обсуждает эти алмазы. Однако есть и другие источники. Некоторые блоки коры, или террейны, были погребены достаточно, поскольку кора утолщалась, поэтому они испытали метаморфизм сверхвысокого давления. В них равномерно распределены микроалмазы, не обнаруживающие признаков переноса магмы. Кроме того, когда метеориты ударяются о землю, ударная волна может создавать достаточно высокие температуры и давление для образования микроалмазов и наноалмазов. Микроалмазы ударного типа можно использовать как индикатор древних ударных кратеров. Кратер Попигай в России может иметь крупное месторождение алмазов, оцениваемое в триллионы каратов и образовавшееся в результате удара астероида.

Распространенное заблуждение состоит в том, что алмазы образуются сильно из сжатого угля. Уголь образуется из погребенных доисторических растений, и большинства алмазов гораздо старше первых наземных растений. Возможно, что алмазы могут образовываться из угля в тон субдукции, но алмазы, образующиеся таким образом, встречаются редко, и представляют собой углерода, скорее всего, являются карбонатные горные породы и органический углерод в отложениях. чем уголь.

Распределение поверхности

Геологические провинции мира. Розовые и оранжевые области - это щиты и платформы, которые вместе составляют кратоны.

Алмазы далеко не равномерно распределены по Земле. Эмпирическое правило, известное как правило Клиффорда, гласит, что они почти всегда находятся в кимберлитах в самой старой части кратонов, стабильных ядер континентов с типичным возрастом 2,5 миллиарда лет и более. Однако бывают исключение. Алмазный рудник Аргайл в Австралии, крупнейший производитель алмазов по весу в мире, расположен в подвижном поясе, также известном как орогенный пояс, более слабая зона, окружающая центральный кратон, которая подверглась тектонике сжатия. Вместо кимберлита вмещающая порода - лампроит. Лампроиты с невыгодными с экономической точки зрения алмазами также встречаются в США, Индии и Австралии. Кроме того, алмазы в поясе Вава провинции Сьюпириор в Канаде и микроалмазы в островной дуге Японии обнаружены в породе, называемой лампрофир.

Кимберлиты встречаются в узких (от 1 до 4 метров) дайках и порогах, а также в трубках диаметром от 75 м до 1,5 км. Свежий камень имеет цвет от темно-синевато-зеленого до зеленовато-серого, но после быстро становится коричневым и крошится. Это гибридная порода с хаотичной смесью мелких минералов и обломков (обломков ) размером до арбуза. Они представьте собой смесь ксенокристаллов и ксенолитов (минералы и горные породы, вынесенные из нижних коры и мантии), кусков поверхностных пород, измененных минералов, таких как серпентин, и новые минералы, кристаллизовавшиеся во время извержения. Текстура меняется в зависимости от глубины. Состав образует континуум с карбонатитами, но последние содержат слишком много кислорода. Вместо этого он заключен в минерале кальците (Ca C O. 3).

Во всех трех алмазоносных породах (кимберлите, лампроите и лампрофире) отсутствуют источники минералы (мелилит и кальсилит ), несовместимые с образованием алмаза. В кимберлите оливин крупный и бросающийся в глаза, в то время как лампроит содержит Ti- флогопит, а лампрофир содержит биотит и амфибол. Все они происходят из типов магм, которые быстро изливаются из небольшого количества расплава, богаты летучими и оксидом магния и менее окисляюще, чем более распространенная мантия. плавит, например базальт. Эти характеристики позволяют расплавам выносить алмазы на поверхность до того, как они растворятся.

Разведка

Рудник Дайавик, на острове в Лак-де-Гра в северной Канаде.

Кимберлитовые трубки могут быть трудными для поиска. Они быстро выветриваются (в течение нескольких лет после воздействия), как правило, имеют более низкий топографический рельеф, чем окружающие скалы. Они видны на обнажения, алмазы никогда не будут видны, потому что они очень редки. В любом случае кимберлиты часто покрыты растительностью, почвами или озерами. В поисках геофизические современные методы, такие как аэромагнитная установка, удельное электрическое сопротивление и съем гравиметрия, позволяют определить перспективные регионы для исследования. Этому способствует изотопное датирование и моделирование геологической истории. Затем геодезисты должны отправиться на место и собрать образцы в поисках обломков кимберлита или индикаторных минералов. Последние имеют состав, который соответствует условиям, в которые образуются алмазы, такие как крайнее истощение расплава или высокое давление в эклогитах. Однако индикаторные минералы могут вводить в заблуждение; Лучшим подходом является геотермобарометрия, при которой состав минералов анализируется так, как если бы он находился в равновесии с минералами мантии.

Для поиска кимберлитов требуется постоянство, и лишь небольшая их часть содержит алмазы, которые продаются на коммерческой основе. жизнеспособный. Единственные крупные открытия примерно с 1980 года были сделаны в Канаде. Срок службы нынешних рудников составляет всего 25 лет, в будущем может нехватка новых алмазов.

Возраст

Возраст алмазов определяется путем анализа включений с использованием распада радиоактивных изотопов. В зависимости от содержания элементов можно посмотреть на распад рубидия до стронция, самария до неодима, урана на свинец, аргона-40 до аргон-39 или рений в осмий. Те, что обнаружены в кимберлитах, имеют возраст от 1 до 3,5 миллиардов лет, и в одном и том же кимберлите могут быть несколько возрастов, что указывает на множественные эпизоды образования алмазов. Сами кимберлиты намного моложе. Возраст большинства из них составляет от десятков миллионов до 300 миллионов лет, хотя есть некоторые более старые исключения (Аргайл, Премьер и Wawa). Таким образом, кимберли образовывались независимо от алмазов и служили только для их выноса на поверхность. Кимберлиты также намного моложе кратонов. Причина отсутствия более старых кимберлитов неизвестна, но можно предположить, что произошли некоторые изменения в химии или тектонике мантии. В истории человечества не было извержений кимберлитов.

Происхождение в мантии

Эклогит с кристаллами сантиметрового размера граната. Включение красного граната в алмазе.

Большинство добывают алмазов ювелирного качества с глубин 150–250 км в литосфере. Такие встречаются ниже кратонов в килях мантии, самой толстой части литосферы. В этих регионах достаточно высокое давление и температура, чтобы образоваться алмазы, поэтому алмазы могут храниться миллиарды лет, пока их не обнаружит кимберлитовое извержение.

Вмещающие породы в мантийном киле включают гарцбургит и лерцолит, два типа перидотита. Перидотит, наиболее доминирующий в верхней мантии, представляет собой магматическую породу, состоящую в основном из минералов оливина и пироксена ; он с низким содержанием диоксида кремния и содержанием магния. Однако алмазы в перидотите редко переживают выход на поверхность. Другой распространенный источник, который сохраняет нетронутыми алмазы, - это эклогит, метаморфическая порода, которая обычно образуется из базальта, когда океаническая плита погружается в мантию на зона субдукции.

Меньшая часть алмазов (изучено около 150) происходит с глубин 330–660 км, региона, который включает переходную зону. Они образовались в эклогите, но отличаются от алмазов более мелкого происхождения включениями мажорита (форма граната с избытком кремния). Аналогичная доля алмазов поступает из нижней мантии на глубинах от 660 до 800 км.

Алмаз термодинамически устойчив при высоких давлениях и температурах, а фазовый переход из графита происходит при более высоких температурах. по мере увеличения давления. Таким образом, под континентами он становится стабильным при температуре 950 градусов Цельсия и давлении 4,5 гигапаскалей, что соответствует глубине 150 километров и более. В более холодных зонах субдукции он становится стабильным при температуре 800 ° C и давлении 3,5 гигапаскалей. На глубинах более 240 км присутствуют металлические фазы железо-никель, и углерод, вероятно, либо растворен в них, либо в форме карбидов. Таким образом, более глубокое происхождение некоторых алмазов может отражать необычную среду роста.

В 2018 году первые известные природные образцы фазы льда под названием Ice VII были обнаружены в виде включений в образцах алмазов. Включения, образовавшиеся на глубинах от 400 до 800 км, перекрывая верхнюю и нижнюю мантию, свидетельствуют о наличии богатой водой жидкости на этих глубинах.

Источники углерода

В мантии примерно один миллиард гигатонн углерода (для сравнения, в системе атмосфера-океан примерно 44000 гигатонн). Углерод имеет два стабильных изотопа , C и C в использовании примерно 99: 1 по массе. Это соотношение имеет широкий диапазон в метеоритах, что оно также сильно изменилось на ранней Земле. Он также может быть изменен как поверхностными процессами, такими фотосинтез. Долю обычно сравнивают со стандартным образцом с использованием отношений δC, выраженного в частях на тысячу. Обычные породы мантии, такие как базальты, карбонатиты и кимберлиты, имеют соотношение от –8 до –2. На поверхности органические отложения имеют средний -25, а карбонаты - в среднем 0.

Популяции алмазов из разных источников распределения δC, которые заметно различаются. Перидотитовые алмазы в основном находятся в пределах типичного мантийного диапазона; Эклогитовые алмазы имеют значения от -40 до +3, хотя пик распределения находится в мантийном диапазоне. Эта изменчивость означает, что они не образованы из углерода, который является изначальным (находясь в мантии с момента образования Земли). Напротив, они являются результатом тектонических процессов, хотя (возраст алмазов) не обязательно те же тектонические процессы, которые они в настоящее время.

Формирование и рост

Возрастные зоны в алмазе.

Алмазы в мантии образуются в результате метасоматического процесса, при котором флюид или расплав COHNS растворяет минералы в породе и заменяет их новыми минералами. (Расплывчатый термин COHNS обычно используется, поскольку точный состав неизвестен.) Алмазы образуются из этой жидкости либо за счет восстановления окисленного углерода (например, CO 2 или CO 3), либо окисление восстановленной фазы, такой как метан.

. С помощью зондов, таких как поляризованный свет, фотолюминесценция и катодолюминесценция, в ромбах можно идентифицировать ряд зон роста. Характерный узор в алмазах из литосферы включает почти концентрическую серию зон с очень тонкими колебаниями люминесценции и чередующимися эпизодами, когда резорбируется флюидом, а снова растет. Алмазы из-под литосферы более неправильную, почти поликристаллическую текстуру, отражающую более высокие температуры и давление, а также перенос алмазов за счетекции.

Перенос на поверхности

Схема вулканической трубы

Геологические данные подтверждают модель, в кимберлитовая магма поднимается со скоростью 4–20 метров в секунду, создавая восходящий путь на гидроразрыв породы. При понижении давления паровая фаза выделяет из магмы, и это помогает удерживать магму в текучей среде. На поверхности первичное извержение прорывается через трещины на высоких скоростях (более 200 м / с (450 миль в час)). При более низких давлениях порода размывается, образуя трубу и образуя фрагментированную породу (брекчия ). По мере ослабления извержения возникает пирокластическая фаза, а затем метаморфизм и гидратация дают серпентиниты.

В космосе

Хотя алмазы на Земле встречаются редко, они очень распространены в космосе. В метеоритах около трех процентов углерода находится в форме наноалмазов, имеющем диаметр в несколько нанометров. Достаточно маленькие алмазы могут образовываться в холоде космоса, потому что их более низкая поверхностная энергия делает их более стабильными, чем графит. Изотопные сигнатуры некоторых наноалмазов указывают на то, что они образовались вне Солнечной системы в звездах.

Эксперименты под высоким давлением предсказывают, что большие количества алмазов конденсируются из метана в «алмазный дождь» на льду. планеты-гиганты Уран и Нептун. Некоторые внесолнечные планеты могут почти полностью состоять из алмаза.

Алмазы могут существовать в богатых углеродом звездах, особенно в белых карликах. Один из теорий происхождения карбонадо, самой твердой формы алмаза, заключается в том, что он произошел от белого карлика или сверхновой. Алмазы, образованные в форме звезд, возможно, были первыми минералами.

Промышленность

Бесцветный ограненный драгоценный камень, поддерживаемый четырьмя зажимами, прикрепленными к обручальному кольцу. Круглый бриллиантовой огранки бриллиант в кольце

Наиболее распространенное использование алмазов сегодня - это драгоценные камни для украшения, а также в качестве промышленных абразивов для материалов твердых. Рынки ювелирных и промышленных алмазов по-разному оценивают бриллианты.

Экспорт алмазов по странам (2014) из Гарвардского атласа экономической сложности

Бриллианты ювелирного качества

дисперсия белого света по спектральным цветам - это основная геммологическая характеристика драгоценных алмазов. В 20 специалистов в области геммологии разработайте методы оценки бриллиантов и других драгоценных камней на основе характеристик, наиболее важных для их ценности как драгоценного камня. Четыре характеристики, неофициально известные как четыре Cs, в настоящее время используются в качестве основных дескрипторов алмазов: это его масса в каратах (карат 0,2 грамма), огранка (качество огранки оценивается по пропорциям, симметрии и полироли ), цвету (насколько близко к белому или бесцветному; для фантазийных бриллиантов, насколько интенсивен его оттенок), и чистота (насколько он свободен от включений ). Большой безупречный алмаз известен как образец.

Существует большая торговля бриллиантами ювелирного качества. Хотя большинство драгоценных камней продаются недавно ограненными, существует хорошо налаженный рынок перепродажи бриллиантов (например, ломбард, аукционы, магазины подержанных ювелирных изделий, диамантеры, биржи и т. Д.). Отличительной чертой торговли бриллиантами ювелирного качества является ее значительная торговля: оптовая торговля и огранка алмазов ограничены лишь ограниченными точками; в 2003 году 92% алмазов в мире были огранены и обработаны в Сурат, Индия. Другими важными центрами огранки и торговли алмазами являются алмазный район Антверпена в Бельгии, где находится Международный геммологический институт, Лондон, алмазный район. в Нью-Йорке, Район алмазной биржи в Тель-Авиве и Амстердам. Одним из факторов, способствующих этому, является геологическая природа месторождений алмазов: несколько крупных рудников с первичными кимберлитовыми трубками значительная доля рынка (например, рудник Джваненг в Ботсване, который представляет собой единственный крупный рудник, может быть какой от От 12 500 000 до 15 000 000 каратов (от 2 500 до 3 000 кг) алмазов в год). С другой стороны, вторичные аллювиальные месторождения алмазов, как правило, фрагментированы среди различных агентов, они могут быть рассредоточены на многие сотни квадратных километров (например, аллювиальные месторождения в Бразилии).

Производство и распределение алмазов в степени сосредоточено в руках нескольких ключевых игроков и сосредоточено в используемых центрах торговли алмазами, наиболее важным из которых является Антверпен, где 80% всех алмазов, 50% всех обрабатываются алмазы, огранки и более 50% всех вместе взятых необработанных, ограненных и технических алмазов. Это делает Антверпен де-факто «мировой алмазной столицей». В городе Антверпен также находится Antwerpsche Diamantkring, созданная в 1929 году и ставшая первой и крупнейшей алмазной биржей, посвященной необработанным алмазам. Другой важный алмазный центр - Нью-Йорк, где продается почти 80% алмазов в мире, включая аукционные продажи.

Компания De Beers, как мировая крупнейшая алмазодобывающая компания, занимающая доминирующее положение в отрасли, сделала это вскоре после ее основания в 1888 году британским бизнесменом Сесилом Родсом. De Beers является крупнейшим в мире оператором алмазодобывающих предприятий (рудников) и каналов сбыта алмазов ювелирного качества. Diamond Trading Company (DTC) является дочерней компанией De Beers и продает алмазное сырье с шахт, принадлежащих De Beers. De Beers и ее дочерние компании владеют шахтами, на которых добывается около 40% годовой мировой добычи алмазов. На большей части 20-го века более 80% мирового алмазного сырья проходило через De Beers, но к 2001–2009 гг. Эта цифра снизилась примерно до 45%, а к 2013 году рыночная доля компании снизилась примерно до 38% в стоимостном выражении. и даже меньше по объему. De Beers продает подавляющую часть своих алмазных запасов в конце 1990-х - начале 2000-х годов, а оставшаяся часть в основном представляет собой рабочий запас (алмазы, которые сортируются перед продажей). Это было хорошо задокументировано в прессе, но остается малоизвестным широкой публике.

В рамках снижения своего влияния Де Бирс отказалась от покупки алмазов на открытом рынке в 1999 г. и прекратила в конце 2008 г. закупку российской алмазов, добываемой крупнейшей российской алмазной компанией АЛРОСА. По состоянию на январь 2011 года De Beers заявляет, что продает алмазы только из следующих четырех стран: Ботсваны, Намибии, Южной Африки и Канады. В октябре 2008 года АЛРОСА была вынуждена приостановить продажу алмазного сырья на открытом рынке глобального энергетического кризиса, но компания сообщила, что к октябрю 2009 года. Помимо АЛРОСА, другие важные алмазодобывающие компании, включая BHP Billiton, которая является крупнейшей в мире горнодобывающей компанией; Rio Tinto Group, владелец Аргайл (100%), Диавик (60%) и Мурова (78%) алмазные рудники; и Petra Diamonds, владелец нескольких алмазных рудников в Африке.

Полировщик алмазов в Амстердаме

Далее по цепочке поставок компонентов Всемирной федерации алмазных бирж (WFDB) выступают в качестве посредников для оптовой алмазной биржи, как бриллиантами, так и необработанными алмазами. WFDB состоит из независимых алмазных бирж в крупных центрах огранки, таких как Тель-Авив, Антверпен, Йоханнесбург и других городов США, Европы и Азии. В 2000 году WFDB и Международная ассоциация производителей алмазов учредили Всемирный алмазный совет для предотвращения торговли алмазами, используемыми для финансирования войн и бесчеловечных действий. Дополнительные мероприятия WFDB включают спонсирование Всемирного алмазного конгресса каждые два года, а также создание Международного совета по алмазам (IDC) для наблюдения за оценкой алмазов.

После покупки сайтхолдерами (это термин торговой марки, относящийся к компаниим, имеющим трехлетний контракт на поставку с DTC), алмазы ограняются и используются для подготовки к продаже в драгоценных камнях («промышленные» камни считаются побочным продуктом на рынке драгоценных камней; они используются для производства абразивов). Огранка и полировка необработанных алмазов - это специализированный навык, который сосредоточен в ограниченном количестве мест по всему миру. Традиционными центрами огранки алмазов являются Антверпен, Амстердам, Йоханнесбург, Нью-Йорк и Тель-Авив. Недавно центры огранки алмазов были созданы в Китае, Индии, Таиланде, Намибии и Ботсване. Ограночные центры с более низкой стоимостью рабочей силы, в частности Сурат в Гуджарате, Индия, обрабатывают большее количество алмазов меньшего размера в каратах, в то время как меньшие количества более крупных или более ценных алмазов с большей вероятностью будут обрабатываться в. Европе или Северной Америке.. Недавнее расширение этой отрасли в Индии с использованием дешевой рабочей силы обрабатывать более мелкие алмазы в виде драгоценных камней в больших количествах, чем было ранее экономически целесообразно.

Алмазы, полученные в качестве драгоценных камней, продаются на алмазных биржах, называемых биржи. В мире зарегистрировано 28 алмазных бирж. Биржи - последний жестко контролируемый этап в цепочке поставок алмазов; оптовые и розничные торговцы могут покупать относительно небольшие партии бриллиантов на биржах, после чего их готовят для окончательной продажи потребителю. Бриллианты могут быть проданы уже в оправе или в незакрепленном виде («без упаковки»). По данным Rio Tinto Group, в 2002 году произведенные и выпущенные на рынок алмазы были оценены в 9 миллиардов долларов США в виде необработанных алмазов, 14 миллиардов долларов США после огранки и полировки, 28 миллиардов долларов США в виде ювелирных изделий с бриллиантами оптом и 57 миллиардов долларов США в розничной торговле.

Огранка

A large rectangular pink multifaceted gemstone, set in a decorative surround. The decoration includes a row of small clear faceted gemstones around the main gem's perimeter, and clusters of gems forming a crest on one side. The crest comprises a three-pointed crown faced by two unidentifiable animals. Бриллиант Дарья-И-Нур - пример необычной огранки и ювелирного оформления.

Добытые необработанные алмазы превращаются в драгоценные камни посредством многократной пошаговый процесс называется «резка». Алмазы твердые, но также хрупкие, и их можно расколоть одним ударом. Поэтому огранка традиционно считается деликатной процедурой, требуются навыки навыков, научных знаний, инструментов и опыта. Его конечная цель - создать ограненный драгоценный камень, где источники углы между гранями оптимизируют блеск алмаза, то есть рассеивание белого света, а количество и площадь граней будут определять вес конечного продукта. Снижение веса при резке значительно и может составлять порядка 50%. Рассматривается несколько форм, но окончательное решение часто определяется не только научными, но и практическими соображениями. Например, бриллиант может быть для демонстрации или ношения в кольце или ожерелья, отдельно или в окружении других драгоценных камней определенного цвета и формы. Некоторые из них можно считать классическими, например, круглые, груши, овальные, сердечки и стрелки ромбы и т. Д. они специальные, производятся определенными компаниями, например, алмазы и т.д.

Самая трудоемкая часть огранки - это предварительный анализ необработанного камня. Он требует решения большого количества вопросов, несет ответственность и, следовательно, может длиться годами в случае уникальных алмазов. Рассмотрены следующие вопросы:

  • Твердость алмаза и его способность раскалывать сильно зависит от ориентации кристалла. Поэтому кристаллографическая структура ограненного алмаза анализируется с помощью дифракции рентгеновских лучей для выбора оптимального использования резки.
  • Большинство алмазов содержат неалмазные включения и кристаллические дефекты. Резец должен решить, какие дефекты следует удалить резанием, а какие оставить.
  • Алмаз можно расколоть одним хорошо рассчитанным ударом молотка по остроконечному инструменту, который выполняется быстро, но рискованно. В качестве альтернативы его можно разрезать с помощью алмазной пилы, что является более надежной, но утомительной процедурой.

После первоначальной резки алмазу придают форму через стадий полировки. Отказ от операции, которая является ответственной, но быстрой операцией. Сопутствующая техника хорошо резервирование; это обычным делом и может работать техническими специалистами. После полировки алмаз повторно исследуется на предмет дефектов, оставшихся или вызванных процессов. Эти недостатки скрываются с помощью различных методов улучшения алмазов, таких как повторная полировка, заполнение трещин или грамотное расположение камня в ювелирных изделиях. Оставшиеся неалмазные включения удаляются путем лазерного сверления и заполнения образовавшихся пустот.

Маркетинг

<111> Алмазная шкала баланса 0,01 - 25 карат Инструмент для измерения ювелиров

Маркетинг основной повлиял на имидж алмаза как ценный товар.

Н. Рекламная фирма W. Ayer Son, принадлежащая De Beers в середине 20 века, преуспела в возрождении американского алмазного рынка. И фирма создала новые рынки в странах, где раньше не существовало алмазных традиций. Маркетинг Н. В. Айера включал продакт-плейсмент, реклама, ориентированная на сам алмазный продукт, не на бренд De Beers, и ассоциации со знаменитостями и королевской семьей. Не рекламируя бренд De Beers, De Beers также рекламирует алмазную продукцию своих конкурентов, но это не вызывало беспокойства, поскольку De Beers доминировала на алмазном рынке на протяжении всего 20 века. Доля рынка Де Бирс временно упала до 2-го места на мировом рынке после АЛРОСА после глобального экономического кризиса 2008 года, до менее 29% с точки зрения добытых, а не проданных каратов. Кампания длилась десятилетия, но была фактически прекращена к началу 2011 года. De Beers по-прежнему рекламирует бриллианты, но теперь реклама в основном продвигает свои собственные бренды или лицензионные линейки продуктов, а не полностью «универсальные» алмазные продукты. Пожалуй, лучше всего эту кампанию отразил слоган «алмаз навсегда ». Этот слоган сейчас используется De Beers Diamond Jewelers, ювелирной фирмой, которая на 50% / 50% является совместным предприятием горнодобывающей компании De Beers и LVMH, конгломерата предметов роскоши.

Алмазы коричневого цвета составляющие значительную часть добычи алмазов в основном использовались в промышленных целях. Они считались бесполезными для ювелирных изделий (даже не оценивались по шкале цвета бриллианта ). После разработки алмазного рудника Аргайл в Австралии в 1986 году и маркетинга алмазы стали приемлемыми драгоценными камнями. Изменение произошло в основном из-за цифр: рудник Аргайл, с его 35 000 000 каратов (7 000 кг) алмазов в год, составляет около одной трети мировой экономики алмазов; 80% алмазов Аргайл коричневые.

Промышленные алмазы

Алмазный скальпель, состоящий из желтого алмазного лезвия, прикрепленного к держателю в форме ручки A скальпель с синтетическим алмазным лезвием Полированное металлическое лезвие с мелкими алмазами Фотография крупным планом угловой шлифовальной машиной с мелкими бриллиантами показан внедренный металл Лезвие алмазного ножа, используемое для резки ультратонких срезов (обычно от 70 до 350 нм) для просвечивающей электронной микроскопии.

Промышленные алмазы ценятся в основном за их твердость и теплопроводность, что делает многие из геммологические характеристики алмазов, такие как 4 Cs, не имеют значения для большинства приложений. 80% добываемых алмазов (около 135 000 000 каратов (27 000 кг) ежегодно) непригодны для использования в качестве драгоценных камней и используются в промышленности. Помимо добытых алмазов, синтетические алмазы нашли промышленное применение почти сразу после их изобретения в 1950-х годах; еще 570 000 000 каратов (114 000 кг) синтетических алмазов ежегодно добывается для промышленного использования (в 2004 г.; в 2014 г. - 4 500 000 000 карат (900 000 кг), 90% из которых производится в Китае). Приблизительно 90% алмазов шлифовальной зернистости в настоящее время имеет синтетическое происхождение.

Граница между алмазами ювелирного качества и техническими алмазами плохо определена и частично зависит от рыночных условий (например, если спрос для бриллиантов высокое качество, некоторые камни более низкого качества будут обрабатываться до низкокачественных или мелких драгоценных камней, а не продаваться для промышленного использования). В категории промышленных алмазов существует подкатегория, включающая в себя самые низкокачественные, в основном непрозрачные камни, известные как борт.

Промышленное использование алмазов исторически связано с их твердостью, что делает алмазы идеальный материал для режущих и шлифовальных инструментов. Как самый твердый из известного материала природного происхождения, алмаз можно использовать для полировки, резки или износа любого материала, включая другие алмазы. Общие промышленные применения этого свойства включают алмазные наконечники сверла и пилы, а также использование алмазного порошка в качестве абразива . Для этих целей используются менее дорогие промышленные алмазы, известные как борты, с большим количеством дефектов и более худшим цветом, чем у драгоценных камней. Алмаз не подходит для обработки сплавов железа на высоких скоростях, поскольку углерод растворяется в железе при высоких температурах, создаваемых высокоскоростной обработкой, что приводит к значительному увеличению износа алмазных инструментов по сравнению с к альтернативам.

Специализированные применения включают использование в лабораториях в качестве защитной оболочки для экспериментов с высоким давлением (см. ячейка с алмазной наковальней ), высокопроизводительные подшипники и ограниченное использование в специализированных окнах. В связи с постоянным прогрессом, достигнутым в производстве синтетических алмазов, становится возможным применение в будущем. Высокая теплопроводность алмаза делает его подходящим в качестве радиатора для интегральных схем в электронике.

горнодобывающей промышленности

Приблизительно 130000000 карат (26000 кг) алмазов добывается ежегодно на общую сумму около 9 миллиардов долларов США, и ежегодно синтезируется около 100 000 кг (220 000 фунтов).

Примерно 49% алмазов поступает из Центрального и Южная Африка, хотя значительные источники этого минерала были обнаружены в Канаде, Индии, России, Бразилии, и Австралия. Их добывают из кимберлитовых и лампроитовых вулканических трубок, которые могут приносить кристаллы алмаза, происходящие из глубин Земли, где высокие давления и температуры позволяют им формироваться на поверхность. Добыча и распределение природных алмазов часто являются предметом споров, например, опасений по поводу продажи кровавых алмазов или конфликтных алмазов африканскими военизированными группами. Цепочка поставок алмазов контролируется ограниченным числом влиятельных предприятий, а также очень сконцентрирована в небольшом количестве точек по всему миру.

Только очень малая часть алмазной руды состоит из настоящих алмазов. Руда измельчается, во время которой требуется осторожность, чтобы не разрушить более крупные алмазы, а затем сортируется по плотности. Сегодня алмазы обнаруживаются во фракции, богатой алмазами, с помощью рентгеновской флуоресценции, после чего заключительные этапы сортировки выполняются вручную. До того, как использование рентгеновских лучей стало обычным явлением, разделение производилось с помощью смазочных лент; алмазы имеют более сильную тенденцию к слипанию, чем другие минералы в руде.

Сибирь алмазная шахта Удачная

Исторически алмазы находили только в россыпных месторождениях в Гунтур и район Кришны дельты реки Кришна в Южной Индии. Индия лидировала в мире по добыче алмазов с момента их открытия примерно в 9 веке до нашей эры до середины 18 века нашей эры, но коммерческий потенциал этих источников был исчерпан к концу 18 века, и тогда Индию затмили. Бразилия, где первые неиндийские алмазы были обнаружены в 1725 году. В настоящее время одна из самых известных индийских шахт находится в Панна.

Добыча алмазов из первичных месторождений (кимберлитов и лампроитов) началась в 1870-х годах после открытия Diamond Fields в Южной Африке. С течением времени добыча росла, и с тех пор было добыто в общей сложности 4 500 000 000 каратов (900 000 кг). Двадцать процентов этого количества было добыто за последние пять лет, а за последние 10 лет на девяти новых рудниках началась добыча; еще четыре ждут своего открытия в ближайшее время. Большинство этих рудников расположено в Канаде, Зимбабве, Анголе и один в России.

В США алмазы были обнаружены в Арканзасе, Колорадо, Нью-Мексико, Вайоминг и Монтана. В 2004 году открытие микроскопического алмаза в США привело к отбору в январе 2008 года оптовых проб кимберлитовых трубок в отдаленной части Монтаны. Государственный парк «Кратер алмазов» в Арканзасе открыт для публики и является единственной шахтой в мире, где люди могут добывать алмазы.

Сегодня наиболее коммерчески рентабельные месторождения алмазов находятся в России (в основном в Республике Саха, например трубка Мир и трубка Удачная ), Ботсвана, Австралия (Северная и Западная Австралия ) и Демократическая Республика Конго. По данным Британской геологической службы, в 2005 году Россия произвела почти пятую часть мировой добычи алмазов. Австралия может похвастаться самой богатой алмазной трубкой: добыча на алмазном руднике Аргайл достигла пикового уровня в 42 метрических тонны в год в 1990-х годах. Есть также коммерческие месторождения, которые активно разрабатываются в Северо-Западных территориях Канады и Бразилии. Разведчики алмазов продолжают поиски алмазоносных кимберлитовых и лампроитовых трубок на земном шаре.

Политические вопросы

Файл: Unsustainable Growth.webm Воспроизвести медиа Неустойчивая добыча алмазов в Сьерра-Леоне

В некоторых наиболее политически нестабильных странах Центральной и Западной Африки революционные группы взяли под контроль алмазные рудники, используя выручку от продажи алмазов для финансирования своей деятельности. Алмазы, проданные в рамках этого процесса, известны как алмазы из зон конфликтов или кровавые алмазы.

В ответна обеспокоенность общественности тем, что их покупка алмазов способствует войне и нарушениям прав человека в центральном регионе и западная Африка, Организация Объединенных Наций, алмазная промышленность и страны, занимающиеся торговлей алмазами, представили Кимберлийский процесс в 2002 году. Кимберлийский процесс направлен на предотвращение конфликта алмазы не смешиваются с алмазами, не контролируемыми такими повстанческими группировками. Для этого от стран-производителей алмазов требуется предоставить доказательства того, что деньги, которые они получают от продажи алмазов, не используются для финансирования преступной или революционной деятельности. Хотя Кимберлийский процесс был умеренно успешным в ограничении количества алмазов из зон конфликтов, поступающих на рынок, некоторые из них все же попадают на рынок. По данным Международной ассоциации производителей алмазов, алмазы из зон конфликтов составляют 2–3% всех торгуемых алмазов. Два основных недостатка по-прежнему препятствуют эффективности Кимберлийского процесса: (1) относительная легкость контрабанды алмазов через африканские границы и (2) насильственный характер добычи алмазов в странах, которые не находятся в техническом состоянии войны и чьи алмазы находятся в поэтому считается «чистым».

Правительство Канады создало орган, известный как Канадский алмазный кодекс поведения, для помощи в проверке подлинности канадских алмазов. Это строгая система отслеживания алмазов, которая помогает защитить этикетку канадских алмазов «бесконфликтно».

Синтетика, имитаторы и улучшения

Синтетика

Шесть кристаллов кубооктаэдрической формы, каждый примерно 2 миллиметра в диаметре. Два бледно-голубых, один бледно-желтый, один зелено-синий, один темно-синий и один зелено-желтый. Синтетические алмазы различных цветов, выращенные технология высокого давления и высокой температуры

Синтетические алмазы - это алмазы, произведенные в лаборатории, в отличие от алмазов, добываемых на Земле. Геммологическое и промышленное использование алмаза создало большой спрос на необработанные камни. Этот спрос в значительной степени удовлетворяется за счет синтетических алмазов, которые производятся с помощью различных процессов более полувека. Однако в последние годы появилась возможность производить синтетические алмазы ювелирного качества значительных размеров. Можно изготавливать бесцветные синтетические драгоценные камни, которые на молекулярном уровне идентичны натуральным камням и настолько похожи визуально, что только геммолог со специальным оборудованием может определить разницу.

Большинство имеющихся в продаже синтетических алмазов являются желтого цвета и производятся с помощью так называемых высокотемпературных процессов высокого давления (HPHT ). Желтый цвет вызван примесями азота. Также могут быть воспроизведены другие цвета, такие как синий, зеленый или розовый, которые являются результатом добавления бора или облучения после синтеза.

Круглый, прозрачный драгоценный камень с множеством граней, основная грань шестиугольная, окруженная множеством более мелких грани. Бесцветный драгоценный камень, вырезанный из выращенного алмаза химическим осаждением из паровой фазы

Другим популярным методом выращивания синтетического алмаза является химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Рост происходит при низком давлении (ниже атмосферного). Он включает подачу смеси газов (обычно от 1 до 99 метан до водород ) в камеру и расщепление их до химически активных радикалов в плазме. зажигается микроволнами, горячей нитью, дуговым разрядом, сварочной горелкой или лазером. Этот метод в основном используется для покрытий, но может также производить монокристаллы размером несколько миллиметров (см. Рисунок).

По состоянию на 2010 год почти все 5 000 миллионов каратов (1 000 тонн) синтетических алмазов, производимых в год, предназначены для промышленное использование. Около 50% из 133 миллионов каратов природных алмазов, добываемых в год, попадают в промышленное использование. Затраты горнодобывающих компаний составляют в среднем от 40 до 60 долларов США на карат природных бесцветных алмазов, в то время как затраты производителей синтетических материалов в среднем составляют 2500 долларов США на карат синтетических бесцветных алмазов ювелирного качества. Однако покупатель с большей вероятностью столкнется с синтетическим алмазом при поиске бриллианта фантазийного цвета, потому что почти все синтетические бриллианты имеют фантазийный цвет, в то время как только 0,01% природных алмазов имеют.

Simulants

Круглый сверкающий, прозрачный многогранный драгоценный камень. Gem- ограненный синтетический карбид кремния, закрепленный в кольце

Имитатор алмаза - это неалмазный материал, который используется для имитации внешнего вида алмаза, и может называться диамантом. Кубический цирконий - самый распространенный. Драгоценный камень муассанит (карбид кремния) можно рассматривать как имитатор алмаза, хотя его производство обходится дороже, чем кубический диоксид циркония. Оба они производятся синтетическим путем.

Улучшения

Улучшения алмазов - это особые обработки, выполняемые на природных или синтетических алмазах (обычно уже ограненных и отполированных до камня), которые предназначены для улучшения геммологических характеристик камень одним или несколькими способами. К ним относятся лазерное сверление для удаления включений, нанесение герметиков для заполнения трещин, обработки для улучшения цветового качества белого алмаза и обработки для придания причудливого цвета белому алмазу.

Покрытия все чаще используются для создания имитатора алмаза. такие как кубический цирконий, имеют более «алмазоподобный» вид. Одним из таких веществ является алмазоподобный углерод - аморфный углеродный материал, который имеет некоторые физические свойства, аналогичные свойствам алмаза. Реклама предполагает, что такое покрытие передаст некоторые из этих алмазоподобных свойств камню с покрытием, тем самым улучшив имитатор алмаза. Такие методы, как спектроскопия комбинационного рассеяния, должны легко идентифицировать такую ​​обработку.

Идентификация

Ранние тесты на идентификацию алмаза включали испытание на царапину, основанное на превосходной твердости алмаза. Этот тест разрушителен, так как алмаз может поцарапать другой алмаз, и в настоящее время используется редко. Вместо этого идентификация алмаза основана на его превосходной теплопроводности. Электронные тепловые зонды широко используются в геммологических центрах для отделения алмазов от их имитаций. Эти датчики состоят из пары термисторов с батарейным питанием, установленных на тонком медном наконечнике. Один термистор работает как нагревательное устройство, а другой измеряет температуру медного наконечника: если исследуемый камень представляет собой алмаз, он будет проводить тепловую наконечник достаточно быстро, чтобы вызвать измеримое падение температуры. Этот тест занимает от двух до трех секунд.

Принимая во внимание, что термический зонд может отделить алмазы от большинства их имитаторов, различая различные типы алмазов, например синтетические или натуральные, облученные или необлученные и т. Д., требует более совершенных оптических методов. Эти методы также используются для некоторых имитаторов алмазов, таких как карбид кремния, которые проходят испытание на теплопроводность. Оптические методы позволяют различать природные алмазы и синтетические алмазы. Они также могут идентифицировать подавляющее большинство обработанных природных алмазов. «Совершенные» кристаллы (на уровне атомной решетки) никогда не были обнаружены, поэтому как природные, так и синтетические алмазы всегда обладают характерными недостатками, возникающими из-за условий их роста кристаллов, которые позволяют их отличать друг от друга.

Для определения происхождения алмаза лаборатории используют такие методы, как спектроскопия, микроскопия и люминесценция в коротковолновом ультрафиолетовом свете. Они также используют специально изготовленные инструменты, чтобы помочь им в процессе идентификации. Двумя инструментами для скрининга являются DiamondSure и DiamondView, оба производятся DTC и продаются GIA.

Можно использовать несколько методов идентификации синтетических алмазов, в зависимости от метода производства и цвет алмаза. CVD-алмазы обычно можно идентифицировать по оранжевой флуоресценции. Алмазы цвета D-J могут быть проверены с помощью прибора Diamond Spotter Швейцарского геммологического института. Камни в цветовой гамме D-Z можно исследовать с помощью спектрометра DiamondSure UV / visible, разработанного De Beers. Точно так же природные алмазы обычно имеют незначительные дефекты и изъяны, такие как включения посторонних материалов, которые не наблюдаются в синтетических алмазах.

Устройства для просеивания, основанные на определении типа алмаза, могут использоваться для различения алмазов, которые безусловно являются природными, и алмазами, которые потенциально являются синтетическими. Эти потенциально синтетические алмазы требуют дополнительных исследований в специализированной лаборатории. Примерами коммерческих устройств для скрининга являются D-Screen (WTOCD / HRD Antwerp), Alpha Diamond Analyzer (Bruker / HRD Antwerp) и D-Secure (DRC Techno).

Кража

Иногда случаются крупные кражи алмазов. В феврале 2013 года вооруженные грабители совершили рейд в аэропорту Брюсселя и скрылись с драгоценными камнями на сумму, оцениваемую в 50 миллионов долларов США (32 миллиона фунтов стерлингов; 37 миллионов евро). Банда прорвалась через забор по периметру и ворвалась в грузовой отсек самолета, летевшего в Швейцарии. С тех пор банда были арестованы, и были возвращены большие суммы денег и алмазов.

Идентификация украденных алмазов представляет собой ряд сложных проблем. Необработанные алмазы имеют отличную форму в зависимости от того, являются ли их рудник или из аллювиальной среды, как пляж или река - аллювиальные алмазы имеют более гладкую поверхность, чем те, которые были добыты. Гораздо сложнее определить происхождение ограненных и полированных камней.

Кимберлийский процесс был разработан для мониторинга торговли необработанными алмазами и предотвращения их использования для финансирования насилия. Перед экспортом необработанные алмазы сертифицируются правительством страны происхождения. Некоторые страны, например Венесуэла, не участвуют в соглашении. Кимберлийский процесс не распространяется на местные продажи необработанных алмазов внутри страны.

На алмазах можно травить лазером отметки, невидимые невооруженным глазом. Лазар Каплан, американская компания, разработала этот метод. Однако все, что отмечено на алмазе, можно легко удалить.

Этимология, самое раннее использование и открытие состава

Название «алмаз» происходит от древнегреческого ἀδάμας (адамас), «собственно», «неизменный», «несокрушимый», «необузданный», из ἀ- (a-), «un-» + δαμάω (damáō), «Я побеждаю», «Я укрощаю». Считается, что алмазы были впервые обнаружены и добыты в Индии, где значительные аллювиальные месторождения камня могли быть найдены много веков назад вдоль рек Пеннер, Кришна и Годавари. Алмазы были известны в Индии не менее 3000 лет, но, скорее всего, 6000 лет.

Алмазы ценились как драгоценные камни с тех пор, как их использовали в качестве религиозных икон в древней Индии. Их использование в гравировальных инструментах также восходит к ранней истории человечества. Популярность алмазов возросла с XIX века благодаря увеличению предложения, совершенствованию методов огранки и полировки, росту мировой экономики и инновационным и успешным рекламным кампаниям.

В 1772 году французский ученый Антуан Лавуазье использовал линзу, чтобы сконцентрировать солнечные лучи на алмазе в атмосфере кислорода, и показал, что единственным продуктом горения был углекислый газ, доказав, что алмаз состоит из углерода. Позже, в 1797 году, английский химик Смитсон Теннант повторил и расширил этот эксперимент. Показав, что при горении алмаза и графита выделяется одинаковое количество газа, он установил химическую эквивалентность этих веществ.

См. Также

  • Портал минералов

Ссылки

Книги

ние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-17 04:29:07
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте