МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
Державні освітні установи
ВИЩОЇ ОСВІТИ
«Поморського державного університету
імені М.В. ЛОМОНОСОВА »Коряжемського ФІЛІЯ
ПЕДАГОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
кафедра хімії та географії
Освіта, властивості і видобуток алмазів
випускна кваліфікаційна робота
за фахом 0501031 «Географія»
Шестаков Олег Володимирович
Науковий керівник:
Дементьєва Т.А., к.г.н.
Допустити до захисту в ГАК
завідувач кафедрою
Т.П. Економову
Коряжма
2008
Зміст
Введення
1. Походження алмазів, їх властивості та застосування
1.1. Походження і вік алмазів
1.2. Алмази і трубки вибуху
1.3. Властивості природних алмазів та їх обробка
1.4. Застосування природних і штучних алмазів
2. Ресурси і видобуток алмазів
2.1. З історії відкриття алмазних родовищ
2.2. Ресурси і видобуток алмазів у світі
2.3. Ресурси і видобуток алмазів у Росії
2.3.1. Алмази Сибіру і Уралу
2.3.2. Алмази Помор'я
Висновок
Державні освітні установи
ВИЩОЇ ОСВІТИ
«Поморського державного університету
імені М.В. ЛОМОНОСОВА »Коряжемського ФІЛІЯ
ПЕДАГОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
кафедра хімії та географії
Освіта, властивості і видобуток алмазів
випускна кваліфікаційна робота
за фахом 0501031 «Географія»
Шестаков Олег Володимирович
Науковий керівник:
Дементьєва Т.А., к.г.н.
Допустити до захисту в ГАК
завідувач кафедрою
Т.П. Економову
Коряжма
2008
Зміст
Введення
1. Походження алмазів, їх властивості та застосування
1.1. Походження і вік алмазів
1.2. Алмази і трубки вибуху
1.3. Властивості природних алмазів та їх обробка
1.4. Застосування природних і штучних алмазів
2. Ресурси і видобуток алмазів
2.1. З історії відкриття алмазних родовищ
2.2. Ресурси і видобуток алмазів у світі
2.3. Ресурси і видобуток алмазів у Росії
2.3.1. Алмази Сибіру і Уралу
2.3.2. Алмази Помор'я
Висновок
Введення
Алмази є важливою сировиною і широко використовуються в народному господарстві. В останні роки попит на алмазну сировину різко зростає у всьому світі. Алмази знаходять все більше застосування в різних галузях промисловості: використовуються в складній космічної техніки (оптичні прилади), в гірській добувної та обробної промисловості. У той же час родовища алмазів поширені в світі нерівномірно, тому що алмазовмещающіе породи мають древній вік і розміщуються в межах древніх структур. У світі відбувається вироблення і дорозвідка існуючих родовищ та пошук нових великих алмазоносних районів. Аналіз основних гіпотез походження алмазів і розміщення древніх порід дозволяють оцінити перспективи видобутку алмазів в різних країнах світу. У цьому й полягає актуальність обраної теми дослідження.
Мета дослідження - проаналізувати основні гіпотези походження алмазів, їх властивості, запаси і видобуток у зв'язку з особливостями і закономірностями їх розміщення.
Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:
розглянути основні гіпотези походження природних алмазів;
описати властивості та застосування природних алмазів;
виявити основні алмазоносних провінції Росії та світу.
Об'єкт дослідження - природні алмази.
Предмет дослідження - проблеми походження алмазів, їх властивості і географічне розміщення основних алмазоносних провінцій.
Випускна кваліфікаційна робота підготовлена на основі праць таких вчених, як Мілаш В.А., Орлов Ю.Л, Ферсман А.Є., Старостін В.І. Сорохтін О.Г. та інших, присвячених питанням властивостей і розміщення алмазів. Питаннями геології Архангельських алмазів займалися такі вчені, як Безбородов С.М., Верич Є.М., Осадчий А., Саблуков С.М., Головін М.М., Заостровцев А.А. Також у роботі автор розглядає основні і загальноприйняті гіпотези походження алмазів.
Методи дослідження: аналіз геологічної і географічної літератури, історичний, картографічний, статистичний.
Структура роботи: Випускна кваліфікаційна робота містить 61 сторінку машинописного тексту, складається зі вступу, двох розділів, висновків, списку літератури включає 79 найменування та 13 додатків.
Алмаз володіє унікальними властивостями, він має максимальну твердість (10 - за шкалою Мооса), яка дозволяє його використовувати, як бури в різній техніці, а також для обробки інших алмазів. Алмаз - мінерал вельми стійкий. Ці властивості алмазу знаходять застосування в промисловості і космічних технологіях.
Незважаючи на вивченість унікальних властивостей алмазу, його походження до цих пір до кінця не з'ясовано. Існуючі гіпотези часом суперечать один одному і не можуть пояснити всю різноманітність властивостей цього чудового мінералу.
Алмаз - досить рідкісний мінерал і зустрічається далеко не скрізь. Нерівномірний розміщення алмазів корелюється з віком і складом алмазоносних порід. На основі даних спектрального аналізу, можна стверджувати, що перші алмази сформувалися в Африці, а потім на інших континентах. Основний алмазовмещающей породою є кимберліти, що представляють собою брекчії, упровадилися в холодному вигляді. Цемент брекчії карбонатно-серпентіновий з домішкою магнетиту, перовскіту, флогопіту, серпентінізірованного олівіну, іноді гранату та шпінелі.
Нерівномірність розміщення запасів алмазів визначила нерівномірність їх видобутку. Більшу частину цих мінералів добувають Росія, країни Африки і Австралія. Виробництво діамантів розміщено в Голландії, Сінгапурі і в Ізраїлі. А основними споживачами алмазів є розвинені країни світу.
Алмази є важливою сировиною і широко використовуються в народному господарстві. В останні роки попит на алмазну сировину різко зростає у всьому світі. Алмази знаходять все більше застосування в різних галузях промисловості: використовуються в складній космічної техніки (оптичні прилади), в гірській добувної та обробної промисловості. У той же час родовища алмазів поширені в світі нерівномірно, тому що алмазовмещающіе породи мають древній вік і розміщуються в межах древніх структур. У світі відбувається вироблення і дорозвідка існуючих родовищ та пошук нових великих алмазоносних районів. Аналіз основних гіпотез походження алмазів і розміщення древніх порід дозволяють оцінити перспективи видобутку алмазів в різних країнах світу. У цьому й полягає актуальність обраної теми дослідження.
Мета дослідження - проаналізувати основні гіпотези походження алмазів, їх властивості, запаси і видобуток у зв'язку з особливостями і закономірностями їх розміщення.
Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:
розглянути основні гіпотези походження природних алмазів;
описати властивості та застосування природних алмазів;
виявити основні алмазоносних провінції Росії та світу.
Об'єкт дослідження - природні алмази.
Предмет дослідження - проблеми походження алмазів, їх властивості і географічне розміщення основних алмазоносних провінцій.
Випускна кваліфікаційна робота підготовлена на основі праць таких вчених, як Мілаш В.А., Орлов Ю.Л, Ферсман А.Є., Старостін В.І. Сорохтін О.Г. та інших, присвячених питанням властивостей і розміщення алмазів. Питаннями геології Архангельських алмазів займалися такі вчені, як Безбородов С.М., Верич Є.М., Осадчий А., Саблуков С.М., Головін М.М., Заостровцев А.А. Також у роботі автор розглядає основні і загальноприйняті гіпотези походження алмазів.
Методи дослідження: аналіз геологічної і географічної літератури, історичний, картографічний, статистичний.
Структура роботи: Випускна кваліфікаційна робота містить 61 сторінку машинописного тексту, складається зі вступу, двох розділів, висновків, списку літератури включає 79 найменування та 13 додатків.
Алмаз володіє унікальними властивостями, він має максимальну твердість (10 - за шкалою Мооса), яка дозволяє його використовувати, як бури в різній техніці, а також для обробки інших алмазів. Алмаз - мінерал вельми стійкий. Ці властивості алмазу знаходять застосування в промисловості і космічних технологіях.
Незважаючи на вивченість унікальних властивостей алмазу, його походження до цих пір до кінця не з'ясовано. Існуючі гіпотези часом суперечать один одному і не можуть пояснити всю різноманітність властивостей цього чудового мінералу.
Алмаз - досить рідкісний мінерал і зустрічається далеко не скрізь. Нерівномірний розміщення алмазів корелюється з віком і складом алмазоносних порід. На основі даних спектрального аналізу, можна стверджувати, що перші алмази сформувалися в Африці, а потім на інших континентах. Основний алмазовмещающей породою є кимберліти, що представляють собою брекчії, упровадилися в холодному вигляді. Цемент брекчії карбонатно-серпентіновий з домішкою магнетиту, перовскіту, флогопіту, серпентінізірованного олівіну, іноді гранату та шпінелі.
Нерівномірність розміщення запасів алмазів визначила нерівномірність їх видобутку. Більшу частину цих мінералів добувають Росія, країни Африки і Австралія. Виробництво діамантів розміщено в Голландії, Сінгапурі і в Ізраїлі. А основними споживачами алмазів є розвинені країни світу.
1. Походження природних алмазів, їх властивості та застосування.
1.1. Походження і вік алмазів.
Вивчення генезису алмазів є однією з найважливіших проблем геології. Існує безліч гіпотез походження, але жодна з них не дає точного пояснення фактів знаходження алмазів в природі і навіть самих процесів утворення цього мінералу. Це пов'язано з тим, що алмази знаходять в поєднаннях з різними за властивостями і умовами утворення гірськими породами. Найбільша кількість алмазів виявляють у лужних ультраосновних породах, що виконують жили і «трубки вибуху», наприклад, в кімберлітах Південної Африки. Також бувають поодинокі знахідки алмазів у перідотіта. Знахідки в андезиту і Діабаз вельми сумнівні [18, 25]. Зазвичай алмази видобуваються в розсипах, причому корінні джерела їх невідомі. Тільки останні дослідження на Архангельському Півночі дозволили виявити багатющі корінні родовища алмазів [11, 46].
Розглянемо деякі з найбільш популярних гіпотез походження природних алмазів.
Алмази походять від неповного окислення вуглецевих водородов, подібно до того, як сірка сольфатарами походить від неповного окислення сірчистого водню, весь водень якого звертається у воду, і тільки частина сірки звертається в сірчисту кислоту. Так точно нафту виробляє гірську смолу, а смола - графіт. Отже, якщо піддавати повільномуокислення суміш вуглецево-водневих газів і води, то, може бути, вийдуть алмази.
Природні алмази майже повністю складаються з вуглецю. Це означає, що прямо - радіовуглецевим методом, вік алмазу не визначається. Період напіврозпаду ізотопів вуглецю дуже швидкий. Тому для визначення віку алмазу використовують інші непрямі методи і не по вуглецю, а за включеннями сторонніх мінералів, що знаходяться в ньому (наприклад, по піроп). Цей факт в корені міняє трактування даного посилу. Вік включень в алмазах виявляється більш давнім, ніж вік вміщають осадових порід. Зараз геологи вже можуть сперечатися, де включення потрапили в алмаз: або в мантії, або в земній корі.
Магматична теорія.
Перші науково обгрунтовані припущення про генезис алмазів були висловлені геологами, що вивчали африканські кімберлітові трубки ще в другій половині XIX ст. До цього часу відносяться висловлювання про походження алмазів у результаті безпосереднього впливу магми на пласти вугілля [52]. На думку вчених, алмази принесені на поверхню з глибинних вогнищ перідотітового шару, що знаходилися на глибині близько 150 км. В даний час більшість дослідників вважають алмази первинною складовою частиною кімберлітів, але розходяться в думках щодо місця їх утворення [17, 23, 24, 38].
На думку А.В. Вільямса (дослідник алмазоносних родовищ Африки), на якийсь гіпотетичної невідомою глибині існував резервуар розплавленої магми, яка завдяки змінам температури або тиску вже почала кристалізуватися і в деяких ділянках цього резервуару перетворюватися в ультраосновних (перідотітового, піроксенітовие і еклогітовие) породи. Кристалізація і затвердіння ультраосновних порід, на його думку, продовжувалися тривалий час, протягом якого складу первісної магми змінювався, поки вона не набула складу кімберлітової магми. Разом з іншими кристалами і мінералами з первісної магми на великій глибині викристалізувався і алмаз. Також на користь магматичної теорії говорить той факт, що в кристалах алмазів можна зустріти включення інших мінералів, що, у свою чергу, неможливо при утворенні поза високих температур і величезному тиску. Також на користь даної теорії говорить і той факт, що алмази зростаються, що знову ж неможливо без високих температур і величезного тиску.
У Якутії був знайдений унікальний алмаз вагою 57,8 карата. Розмір світло-лимонного каменю у формі октаедра - 17х17х22 мм. Але головна особливість алмазу в тому, що він складається з двох частин: маленький алмаз знаходиться всередині великого [77]. Зазвичай усередині кристалів знаходять графіт, піроп, хризоліт, маленькі алмаз трапляються вкрай рідко. Камінчик затримався у зростанні з-за несприятливих умов. Коли вони змінилися, навколо нього зросла оболонка з нового кристала, а маленький камінь як би був підкладкою для утворення нового великого.
Більшість авторів дотримується мантійної гіпотези [40, 51, 61]. Цьому сприяють успіхи в штучному вирощуванні алмазів при надвисоких тисках і температурах [4, 37].
Незважаючи на фізичну обгрунтованість мантійної гіпотези і, нібито, експериментальне підтвердження її концепції в установках синтезу алмазів при надвисоких тисках, існує ряд фактів, які не пояснюються з її позицій. Наведемо деякі з них.
Факт № 1. На зрізах монокристалів алмазу під дією ультрафіолетових чи рентгенівських променів можна побачити картини зростання алмазів, аналогічні тим, що ми бачимо на поперечному зрізі стовбурів дерев. За їх вигляду можна судити про фізичні і хімічні умовах, що оточували алмаз в період його зростання. З цих картин видно, що кожен кристал алмазу має індивідуальну історію зростання, що змінюється в часі і що відрізняється від історії зростання інших алмазів того ж родовища. Цей факт суперечить мантійної гіпотезі, за якою вважається, що алмази росли в однакових термо-баростатіческіх умовах і, як наслідок, повинні мати приблизно однакову історію зростання.
Факт № 2. Генетичний і геометричний центри одного кристала алмазу зазвичай просторово не збігаються. Цей факт говорить про те, що кристали у процесі росту були нерухомими і обтічні якимось потоком середовище, яке утворюється асиметрію у швидкості процесу зростання різних граней кристала. В умовах верхньої мантії цього бути не може, так як магма являє собою відносно в'язку розплавлену силікатну середу, за будь-яких переміщеннях захопливу з собою знаходяться в ній включення.
Факт № 3. Массоспектрометріческій аналіз алмазів показує, що в основному вони складаються з вуглецю мантійного походження з «важким» ізотопний склад. Однак зустрічаються також алмази з осадовим - «полегшеним» і «надважким» ізотопним складом вуглецю. Спостерігаються навіть значні варіації ізотопного складу всередині одного кристала алмазу. Відомо, що вуглець з зменшеної і збільшеною, щодо мантійної, концентрацією важкого ізотопу вуглецю утворюється тільки поблизу поверхні Землі за рахунок процесів хімічного фракціонування. В умовах верхньої мантії з-за високої температури цього не відбувається.
Не можна вважати також доказом мантійної гіпотези і той факт, що більшість алмазів має мантійних ізотопний склад вуглецю, тому що цілком можлива ситуація, коли алмази росли в приповерхневих умовах Землі з вуглецю або вуглецевмісних газів в період їх виверження з мантії або дещо пізніше цього періоду [78 ].
Всі вище перелічені суперечності є лише частиною великого числа фактів, необ'ясняемих мантійної гіпотезою походження алмазів.
Немагматіческая теорія. Немантійная теорія передбачає утворення алмазів у приповерхневих умовах Землі. На користь немагматіческой теорії говорить той факт, що якби алмази, створені при величезних тисках і температурах, були б підняті на поверхню, внаслідок яких-небудь причин то вони, або перекристаллизованная, або вибухнули в результаті зміни температури і зменшення тиску.
Існують різні варіанти цієї гіпотези.
В якості середовища освіти розглядаються розплавлена і затверділа магма, що виникають газові порожнини, сольові розплави і водні розчини. Як джерело вуглецю - термічна дисоціація вуглецевмісних газів та оборотні хімічні реакції.
Усередині кристалів сибірських алмазів трапляється знаходити органічні речовини і навіть тонкі гілочки рослин! Це не в'яжеться з жахливими тиском і глибинами еклогітовой зони, а, навпаки, підтверджує формування алмазів у приповерхневих шарах земної кори.
Метеоритна гіпотеза. Відносно недавно алмази були виявлені в метаморфічних породах, глибина утворення яких не перевищує декількох кілометрів. І це змусило замислитися: чи все алмази - гості з великих глибин? Є припущення, що алмази можуть виникати й у міжзоряному просторі [6, 7, 23]. Як повідомили вчені Чикагського університету, мікроскопічні частинки алмазів, які за віком виявилися старше планет Сонячної системи і самого Сонця, були виявлені на деяких метеоритах [43]. На думку чиказького фізика Р. Льюїса, вони утворилися в атмосфері якоїсь віддаленої зірки і були викинуті в космос, коли зірка вибухнула. Правда, знайдені алмази настільки малі, що трильйони їх легко можна розмістити на голівці шпильки [9, 23].
Зустрічаються і більш великі алмази, укладені в метеоритах. Так, в 1980 році співробітники Смітсоніанського інституту у Вашингтоні спилювали один із металевих метеоритів, знайдений в Антарктиді, але раптом помітили, що пила перестала заглиблюватися в нього, а потім сама швидко стала стоншуватися. Виявилося, що всередині метеорита були алмази. Сам по собі цей факт не був новинкою. Але раніше вважалося, що алмази утворюються в метеоритах при їх ударі об землю, коли різко підвищуються тиск і температура. Антарктична знахідка не зазнала такого удару. Таким чином, тепер слід вважати, що алмази в метеоритах можуть існувати ще й до удару об землю, вони можуть, наприклад, утворитися в результаті зіткнення з астероїдами [72].
Флюидная гіпотеза. Звернімося до факту знаходження гігантських алмазів в кімберлітових трубках. Знахідка алмазу - супергіганта «Куллінан» (масою 621,2 г) на глибині 9 м від поверхні в бортовий частини трубки сама по собі в змозі протистояти всієї складної аргументації мантійної теорії. І ось чому. Припустимо, супергігант утворився у верхній мантії під тиском у сотню тисяч атмосфер і температурі кілька тисяч градусів Цельсія. А що має відбуватися далі?
Варіант 1. У разі повільного підйому алмазу до земної поверхні падіння тиску буде більше, ніж падіння температури, після якоїсь критичної величини (згідно з умовами фазової діаграми рівноваги графіт - алмаз) він перетвориться на графіт. У спеціальній літературі це явище відоме як температурний бар'єр. До цих пір ніхто не придумав, як у таких умовах можна його подолати.
Варіант 2. У разі швидкого підйому вступає в дію інший бар'єр - літостатіческого тиск. Алмаз перебував до підйому у дуже стислі стані, під тиском, припустимо, 100000 атм. Якщо цей тиск різко зняти, то від алмаза нічого не залишиться. Розлетиться він на дрібні уламки.
Наприклад, на Кольської надглибокої існують проблеми з підйомом керна з великих глибин. Вибухають вони в кернопод'емніке, хоча глибини відносно невеликі - всього-то 8-10 км (близько 2000 атмосфер) [78].
Гіпотеза Тапперта. Дослідник Ральф Тапперт з університету провінції Альберта, Едмонтон, Канада, опублікував в одному з випусків «Geology Magazine» статтю, в якій висуває гіпотезу про те, що алмази можуть являти собою останки морських тварин, які були перетворені в земних надрах, на глибинах багато великих , ніж вважалося раніше [39].
Поряд з проблемою походження алмазів великий науковий інтерес становить проблема визначення віку природних алмазів. Вперше вченими складена карта регіонів Землі, в яких формуються алмази. У своїй роботі геологи спиралися на дані землетрусів в Південній Африці, відомої своїми родовищами дорогоцінних каменів, за період 20 років.
Ці дані потім були співвіднесені з аналізом домішок більше ніж в 4000 алмазів. У результаті вчені змогли дізнатися вік каменів, а також склад гірських порід, в яких вони формувалися. За невеликим винятком їх вік обчислюється мільярдами років [13, 61, 66].
Стародавні римляни вважали, що діаманти - це осколки падаючих зірок. Стародавні греки вважали їх сльозами богів. Камені полонили більшість цивілізацій, якщо не рідкістю і красою, то корисними якостями - алмази - самі тверді речовини на планеті [3, 14]. 1.1. Походження і вік алмазів.
Вивчення генезису алмазів є однією з найважливіших проблем геології. Існує безліч гіпотез походження, але жодна з них не дає точного пояснення фактів знаходження алмазів в природі і навіть самих процесів утворення цього мінералу. Це пов'язано з тим, що алмази знаходять в поєднаннях з різними за властивостями і умовами утворення гірськими породами. Найбільша кількість алмазів виявляють у лужних ультраосновних породах, що виконують жили і «трубки вибуху», наприклад, в кімберлітах Південної Африки. Також бувають поодинокі знахідки алмазів у перідотіта. Знахідки в андезиту і Діабаз вельми сумнівні [18, 25]. Зазвичай алмази видобуваються в розсипах, причому корінні джерела їх невідомі. Тільки останні дослідження на Архангельському Півночі дозволили виявити багатющі корінні родовища алмазів [11, 46].
Розглянемо деякі з найбільш популярних гіпотез походження природних алмазів.
Алмази походять від неповного окислення вуглецевих водородов, подібно до того, як сірка сольфатарами походить від неповного окислення сірчистого водню, весь водень якого звертається у воду, і тільки частина сірки звертається в сірчисту кислоту. Так точно нафту виробляє гірську смолу, а смола - графіт. Отже, якщо піддавати повільномуокислення суміш вуглецево-водневих газів і води, то, може бути, вийдуть алмази.
Природні алмази майже повністю складаються з вуглецю. Це означає, що прямо - радіовуглецевим методом, вік алмазу не визначається. Період напіврозпаду ізотопів вуглецю дуже швидкий. Тому для визначення віку алмазу використовують інші непрямі методи і не по вуглецю, а за включеннями сторонніх мінералів, що знаходяться в ньому (наприклад, по піроп). Цей факт в корені міняє трактування даного посилу. Вік включень в алмазах виявляється більш давнім, ніж вік вміщають осадових порід. Зараз геологи вже можуть сперечатися, де включення потрапили в алмаз: або в мантії, або в земній корі.
Магматична теорія.
Перші науково обгрунтовані припущення про генезис алмазів були висловлені геологами, що вивчали африканські кімберлітові трубки ще в другій половині XIX ст. До цього часу відносяться висловлювання про походження алмазів у результаті безпосереднього впливу магми на пласти вугілля [52]. На думку вчених, алмази принесені на поверхню з глибинних вогнищ перідотітового шару, що знаходилися на глибині близько 150 км. В даний час більшість дослідників вважають алмази первинною складовою частиною кімберлітів, але розходяться в думках щодо місця їх утворення [17, 23, 24, 38].
На думку А.В. Вільямса (дослідник алмазоносних родовищ Африки), на якийсь гіпотетичної невідомою глибині існував резервуар розплавленої магми, яка завдяки змінам температури або тиску вже почала кристалізуватися і в деяких ділянках цього резервуару перетворюватися в ультраосновних (перідотітового, піроксенітовие і еклогітовие) породи. Кристалізація і затвердіння ультраосновних порід, на його думку, продовжувалися тривалий час, протягом якого складу первісної магми змінювався, поки вона не набула складу кімберлітової магми. Разом з іншими кристалами і мінералами з первісної магми на великій глибині викристалізувався і алмаз. Також на користь магматичної теорії говорить той факт, що в кристалах алмазів можна зустріти включення інших мінералів, що, у свою чергу, неможливо при утворенні поза високих температур і величезному тиску. Також на користь даної теорії говорить і той факт, що алмази зростаються, що знову ж неможливо без високих температур і величезного тиску.
У Якутії був знайдений унікальний алмаз вагою 57,8 карата. Розмір світло-лимонного каменю у формі октаедра - 17х17х22 мм. Але головна особливість алмазу в тому, що він складається з двох частин: маленький алмаз знаходиться всередині великого [77]. Зазвичай усередині кристалів знаходять графіт, піроп, хризоліт, маленькі алмаз трапляються вкрай рідко. Камінчик затримався у зростанні з-за несприятливих умов. Коли вони змінилися, навколо нього зросла оболонка з нового кристала, а маленький камінь як би був підкладкою для утворення нового великого.
Більшість авторів дотримується мантійної гіпотези [40, 51, 61]. Цьому сприяють успіхи в штучному вирощуванні алмазів при надвисоких тисках і температурах [4, 37].
Незважаючи на фізичну обгрунтованість мантійної гіпотези і, нібито, експериментальне підтвердження її концепції в установках синтезу алмазів при надвисоких тисках, існує ряд фактів, які не пояснюються з її позицій. Наведемо деякі з них.
Факт № 1. На зрізах монокристалів алмазу під дією ультрафіолетових чи рентгенівських променів можна побачити картини зростання алмазів, аналогічні тим, що ми бачимо на поперечному зрізі стовбурів дерев. За їх вигляду можна судити про фізичні і хімічні умовах, що оточували алмаз в період його зростання. З цих картин видно, що кожен кристал алмазу має індивідуальну історію зростання, що змінюється в часі і що відрізняється від історії зростання інших алмазів того ж родовища. Цей факт суперечить мантійної гіпотезі, за якою вважається, що алмази росли в однакових термо-баростатіческіх умовах і, як наслідок, повинні мати приблизно однакову історію зростання.
Факт № 2. Генетичний і геометричний центри одного кристала алмазу зазвичай просторово не збігаються. Цей факт говорить про те, що кристали у процесі росту були нерухомими і обтічні якимось потоком середовище, яке утворюється асиметрію у швидкості процесу зростання різних граней кристала. В умовах верхньої мантії цього бути не може, так як магма являє собою відносно в'язку розплавлену силікатну середу, за будь-яких переміщеннях захопливу з собою знаходяться в ній включення.
Факт № 3. Массоспектрометріческій аналіз алмазів показує, що в основному вони складаються з вуглецю мантійного походження з «важким» ізотопний склад. Однак зустрічаються також алмази з осадовим - «полегшеним» і «надважким» ізотопним складом вуглецю. Спостерігаються навіть значні варіації ізотопного складу всередині одного кристала алмазу. Відомо, що вуглець з зменшеної і збільшеною, щодо мантійної, концентрацією важкого ізотопу вуглецю утворюється тільки поблизу поверхні Землі за рахунок процесів хімічного фракціонування. В умовах верхньої мантії з-за високої температури цього не відбувається.
Не можна вважати також доказом мантійної гіпотези і той факт, що більшість алмазів має мантійних ізотопний склад вуглецю, тому що цілком можлива ситуація, коли алмази росли в приповерхневих умовах Землі з вуглецю або вуглецевмісних газів в період їх виверження з мантії або дещо пізніше цього періоду [78 ].
Всі вище перелічені суперечності є лише частиною великого числа фактів, необ'ясняемих мантійної гіпотезою походження алмазів.
Немагматіческая теорія. Немантійная теорія передбачає утворення алмазів у приповерхневих умовах Землі. На користь немагматіческой теорії говорить той факт, що якби алмази, створені при величезних тисках і температурах, були б підняті на поверхню, внаслідок яких-небудь причин то вони, або перекристаллизованная, або вибухнули в результаті зміни температури і зменшення тиску.
Існують різні варіанти цієї гіпотези.
В якості середовища освіти розглядаються розплавлена і затверділа магма, що виникають газові порожнини, сольові розплави і водні розчини. Як джерело вуглецю - термічна дисоціація вуглецевмісних газів та оборотні хімічні реакції.
Усередині кристалів сибірських алмазів трапляється знаходити органічні речовини і навіть тонкі гілочки рослин! Це не в'яжеться з жахливими тиском і глибинами еклогітовой зони, а, навпаки, підтверджує формування алмазів у приповерхневих шарах земної кори.
Метеоритна гіпотеза. Відносно недавно алмази були виявлені в метаморфічних породах, глибина утворення яких не перевищує декількох кілометрів. І це змусило замислитися: чи все алмази - гості з великих глибин? Є припущення, що алмази можуть виникати й у міжзоряному просторі [6, 7, 23]. Як повідомили вчені Чикагського університету, мікроскопічні частинки алмазів, які за віком виявилися старше планет Сонячної системи і самого Сонця, були виявлені на деяких метеоритах [43]. На думку чиказького фізика Р. Льюїса, вони утворилися в атмосфері якоїсь віддаленої зірки і були викинуті в космос, коли зірка вибухнула. Правда, знайдені алмази настільки малі, що трильйони їх легко можна розмістити на голівці шпильки [9, 23].
Зустрічаються і більш великі алмази, укладені в метеоритах. Так, в 1980 році співробітники Смітсоніанського інституту у Вашингтоні спилювали один із металевих метеоритів, знайдений в Антарктиді, але раптом помітили, що пила перестала заглиблюватися в нього, а потім сама швидко стала стоншуватися. Виявилося, що всередині метеорита були алмази. Сам по собі цей факт не був новинкою. Але раніше вважалося, що алмази утворюються в метеоритах при їх ударі об землю, коли різко підвищуються тиск і температура. Антарктична знахідка не зазнала такого удару. Таким чином, тепер слід вважати, що алмази в метеоритах можуть існувати ще й до удару об землю, вони можуть, наприклад, утворитися в результаті зіткнення з астероїдами [72].
Флюидная гіпотеза. Звернімося до факту знаходження гігантських алмазів в кімберлітових трубках. Знахідка алмазу - супергіганта «Куллінан» (масою 621,2 г) на глибині 9 м від поверхні в бортовий частини трубки сама по собі в змозі протистояти всієї складної аргументації мантійної теорії. І ось чому. Припустимо, супергігант утворився у верхній мантії під тиском у сотню тисяч атмосфер і температурі кілька тисяч градусів Цельсія. А що має відбуватися далі?
Варіант 1. У разі повільного підйому алмазу до земної поверхні падіння тиску буде більше, ніж падіння температури, після якоїсь критичної величини (згідно з умовами фазової діаграми рівноваги графіт - алмаз) він перетвориться на графіт. У спеціальній літературі це явище відоме як температурний бар'єр. До цих пір ніхто не придумав, як у таких умовах можна його подолати.
Варіант 2. У разі швидкого підйому вступає в дію інший бар'єр - літостатіческого тиск. Алмаз перебував до підйому у дуже стислі стані, під тиском, припустимо, 100000 атм. Якщо цей тиск різко зняти, то від алмаза нічого не залишиться. Розлетиться він на дрібні уламки.
Наприклад, на Кольської надглибокої існують проблеми з підйомом керна з великих глибин. Вибухають вони в кернопод'емніке, хоча глибини відносно невеликі - всього-то 8-10 км (близько 2000 атмосфер) [78].
Гіпотеза Тапперта. Дослідник Ральф Тапперт з університету провінції Альберта, Едмонтон, Канада, опублікував в одному з випусків «Geology Magazine» статтю, в якій висуває гіпотезу про те, що алмази можуть являти собою останки морських тварин, які були перетворені в земних надрах, на глибинах багато великих , ніж вважалося раніше [39].
Поряд з проблемою походження алмазів великий науковий інтерес становить проблема визначення віку природних алмазів. Вперше вченими складена карта регіонів Землі, в яких формуються алмази. У своїй роботі геологи спиралися на дані землетрусів в Південній Африці, відомої своїми родовищами дорогоцінних каменів, за період 20 років.
Ці дані потім були співвіднесені з аналізом домішок більше ніж в 4000 алмазів. У результаті вчені змогли дізнатися вік каменів, а також склад гірських порід, в яких вони формувалися. За невеликим винятком їх вік обчислюється мільярдами років [13, 61, 66].
Сьогодні ми знаємо, що атоми вуглецю під великим тиском (як правило, 50000 атмосфер) і на великий (приблизно 200 км) глибині формують кубічну кристалічну решітку - власне алмаз [24]. Камені виносяться на поверхню вулканічної магмою. Але ще багато чого в освіті алмазів покрито таємницею.
Геологи розділили алмази на три покоління.
Перше сформувалося приблизно 3,3 млрд. років тому. Ці камені з найстаріших гірських порід - свідки геологічного дитинства Землі. Всі вони - з Південної Африки [29, 70].
Друге покоління побачило світ трохи пізніше - приблизно 2,9 млрд. років тому. Їх розсипи виявлені вже в різних регіонах. Умови їх формування трохи відрізняються. Аналіз домішок у цих алмазах дає підстави вважати, що вони сформувалися усередині гірських порід, які спочатку були дном древнього дрібного моря. Якимось чином вони були занурені на великі глибини, де відкладення вуглецю, можливо, живих організмів, при нагріванні і тиску перетворилися на поклади алмазів.
Третє покоління каменів з'явилося приблизно 1,2 млрд. років тому.
Відомі і наймолодші - їм близько 100 млн. років, проте їх мало і їх походження важко пояснити.
Геологи вважають, що ера великих алмазів закінчилася, і Земля більше не формує дорогоцінні камені. Можливо, тоді планета була гаряче, або склад геологічних порід був трохи іншим. Які б не були умови, вони явно змінилися. Діаманти - це ознака геологічної молодості Землі.
Таким чином, проблема походження і пов'язана з нею проблема віку алмазів залишається актуальною для сучасної геологічної науки, але одне не викликає суперечок - алмази - це унікальні мінерали.
1.2. Алмази і трубки вибуху.
Процеси формування природних алмазів не до кінця зрозумілі, але одна найважливіша закономірність все ж виявляється: алмазні родовища зустрічаються тільки в межах древніх структур. Найчастіше корінні родовища відповідають трубках вибуху. При цьому основна вміщає порода - кимберлит - може заповнювати трубку вибуху і не містити алмазів, тобто не бути алмазоносной [50, 51, 60].
Трубки вибуху, діатреми, трубообразние тіла, заповнені магматичним матеріалом, часто містить домішку вміщуючих порід. Утворюються при прориві газофлюідного розплаву через пласти земної кори. За складом брекчієвидною порід можуть бути діоритові, карбонатитового, базальтові, лампроітовие, кімберлітові та ін Найбільший інтерес представляють кімберлітові і лампроітовие трубки вибуху, з якими пов'язані практично всі промислові корінні родовища алмазів.
В Архангельській області відомі базальтоідние, мелілітітовие, пікрітовие, кімберлітові трубки вибуху, що утворюють лужно-ультраосновних серію споріднених порід, пов'язаних спільним походженням. Численні трубки вибуху встановлені в межах Ненокского поля трубок вибуху, широко розвинені на Зимовому березі, де з трубками Золотіцкого поля пов'язані родовища алмазів ім. Ломоносова та ім. В. Гриба. У сукупності з трубками вибуху Кольського півострова вони формують Архангельську алмазоносних провінцію [11, 58].
Морфологічно лужно-ультраосновних трубки вибуху утворюють конусоподібні тіла, звернені вершиною вниз зі співвідношенням осей від 1:1 до 1:10 і діаметром на поверхні від десятків метрів до 1 км, рідко більше. Часто гантелевідние, здвоєні тіла. Складаються з 3 частин: розтруба і двох каналів - воронкоподібного і підводить. У великих тіл розтруб зазвичай простежується на глибину до 400-500 м, має пологі контакти. Глибше він переходить в лійкоподібний канал максимальною довжиною на глибину до 2 км з крутим падінням контактів (Додаток 1). Підвідний канал, як правило, представлений дайки, рідко трубчастим тілом. Іноді трубки вибуху мають 2 або більше каналу, на глибині виклініваются або переходять в один. Одиничні трубки вибуху зустрічаються рідко, найчастіше вони утворюють групи або поля [12, 21].
Механізм формування трубок вибуху не зовсім зрозумілий, більшість дослідників визнають їх вулканічне походження, вважаючи трубки жерлами вулканів центрального типу. Вік трубок вибуху - від протерозою до сучасних. Алмазоносних кімберлітові і лампроітовие трубки вибуху зустрічаються ісклітельно в межах древніх платформ [38, 62]. Зараз кімберлітові тіла відомі на всіх древніх платформах, виключаючи Антарктиду. Алмазоносних лампроітовие трубки вибуху відомі тільки в Австралії (трубка «Аргайл») [23, 46, 60].
Отже, головні родовища алмазів пов'язані з кімберлітових трубками. Кимберліти представляють собою брекчії, упровадилися в холодному вигляді. Цемент брекчії карбонатно-серпентіновий з домішкою магнетиту, перовскіту, флогопіту, серпентінізірованного олівіну, іноді гранату та хромшпінеліди. Кількість уламків варіює від часток відсотка до 60%. За формою уламки поділяються на округлі і незграбні, із згладженими ребрами, частіше гострокутні. Дослідження показують, що ні сторонні включення (ксеноліти) в Кімберлі, ні бічні породи не мають ознак того, що вони піддавалися дії високих температур [35, 51, 66].
Зустрічаються уламки бітумінозних сланців серед кимберлита також не зазнали достатнього нагрівання, щоб у них утворилися гідрокарбонати.
Наприклад, в кімберлітових трубках Алдану численні ксеноліти кварцитів, кварц-полешпатові порід і гранітів на контакті з кимберлитом зазвичай зовсім не змінені.
У деяких трубках були виявлені органічні залишки, які при високих температурах неодмінно б зруйнувалися. Так, в трубці «Оголеною» зустрінутий уламок деревини розміром 8х6х6 см в тій її частині, де кімберлітові брекчія помітно засмічена вміщуючими породами осадового чохла з залишками верхнеюрської фауни. Деревина повністю заміщена кальцитом і в меншій мірі піритом, опалом і халцедоном. Знахідки деревини відомі в кімберлітових трубках Якутській, Південно-Африканської і Північно-Руській провінцій.
Основними мінералами, що містяться в кімберлітах поряд з алмазами, є олівін, серпентин, піроксени, фагопіт, ільменіт, Пірот. Більшість кристалів в кімберлітах складають уламки і осколки кристалів. Найбільший зі знайдених алмазів велетень «Куллінан» масою 3025,75 карат і розміром в 10х6, 5х5 см являє собою уламок (приблизно 1 / 3) кристала блакитно-білого кольору [23, 41].
Численними дослідженнями встановлено, що вік алмазів значно давніший, ніж вік вміщають алмазоносних порід. Так, вік алмазу з трубки Фінша (ПАР) становить 3200-3300 млн. років, а самих порід - 130-170 млн. років, з трубки Кімберлі 3400 і 80-95 млн. років відповідно [38].
Форма кімберлітових трубок нагадує високу чарку на тонкій ніжці. Площа поперечного перерізу їх з глибиною зменшується з подальшим виклинцьовуванням. Трубка Кімберлі виклінівается на глибині 1073 м, Де Бірс - 732 м, Прем'єр - 400 м [62, 66].
З глибиною в Кімберлі трубок швидко убувають як кількість, так і розміри уламків, а також зміст алмазів.
Встановлено приуроченість кімберлітових алмазоносних трубок до поля розвитку карбонатних товщ. У деяких трубках Західної Якутії зустрінуті рясні виділення твердих і рідких бітумів і газоподібних вуглеводнів. Наприклад, в трубці «Світ» нефтепроявленія відзначалися до глибини 500 м. У трубці «Ударна» на глибині 150-200 м зустрінута капельножидкой нафту і відзначалися вибухи вуглеводневих газів.
Наведені та подібні їм ознаки складу і будови кімберлітових трубок дозволили А.М. Маулетову віднести ці тіла до екзогенних, поверхневим, холодним, ерозійним і ерозійно-коррозіонниі утворень [48].
Існує точка зору (Т. Бонней та ін), згідно з якою алмази утворилися в еклогітовой (грікваітовой) магмі на великій глибині і в кимберліти потрапили випадково. В якості аргументу на користь відсутності генетичного зв'язку між алмазами і кімберлітами наводяться малопереконливі випадки окремих знахідок алмазів у гранат-діопсідових конкреціях [78].
Є також факти, що вказують на взаємозв'язок алмазів і процесів перетворення органічних залишків. В даний час ці факти не мають науково обгрунтованого пояснення, але, безумовно, заслуговують на увагу. Раніше вважалося, що алмази відбуваються з нижньої частини потужної континентальної земної кори, де під час утворення Землі сформувався і первинний вуглець. Але зараз вивчення мінералів - індикаторів температури, знайдених в деяких алмазах з трубок «Ягерсфонтей» в ПАР, показує, що вуглець досягає стану алмазу в результаті тиску, якому піддавався графіт на глибині 300 миль (480 км). Ізотоп вуглецю - вуглець-12, який знаходиться в живій матерії, був виявлений також і в алмазах. Ця знахідка підтверджує припущення про те, що вуглець алмазів відбувається із залишків морських організмів, які, очевидно, потрапили в глибини земної кори, подолавши цей шлях під впливом процесів руху тектонічних плит [78].
1.3. Властивості природних алмазів та їх обробка.
Властивості природних алмазів залучали людство впродовж тисячоліть. Деякі з властивостей алмазів настільки унікальні, що і зараз вони цінуються в усьому світі. Найбільш цінується прозорий алмаз. Краса огранованого алмазу (діаманти) незрівнянна ні з чим. Нарівні з ювелірними якостями велику цінність мають і технічні характеристики алмазів.
Властивості алмазів багатогранні, як і сам алмаз. Коротко розглянемо основні фізичні і оптичні властивості алмазу. Це самий твердий із природних дорогоцінних каменів; шліфується лише алмазним порошком; в чистому вигляді безбарвний, Водяно-прозорий, з сильною грою кольорів [31].
Твердість є основною властивістю алмазів, вона помічена ще в давні часи. Унікальність даного мінералу відображена в самій назві: «адамас» по-грецьки означає «незламний», «непереборний».
Ця кристалічна форма вуглецю відрізняється високою (10) твердістю, і ніякий інший мінерал не може залишити на ньому подряпину [23], абсолютна твердість у 1000 разів перевищує твердість кварцу і в 150 разів - твердість корунду [40, 70]. Це властивість алмазів широко використовується в промисловості і в побуті. Виготовлення обладнання, засноване на цій властивості, збільшує термін роботи інструменту в багато разів [41].
Важливе практичне значення має дуже низький коефіцієнт тертя алмазу по металу на повітрі - всього 0,1, що пов'язано з утворенням на поверхні кристала тонких плівок адсорбованого газу, що грають роль своєрідного мастила. Коли такі плівки не утворюється, коефіцієнт тертя зростає і досягає 0,5-0,55. Низький коефіцієнт тертя обумовлює виняткову зносостійкість алмазу на стирання, яка перевищує зносостійкість корунду в 90 разів, а інших абразивних матеріалів - у сотні і тисячі разів. У результаті при шліфуванні виробів з твердих сплавів алмазного порошку витрачається в 600-3000 разів менше, ніж будь-якого іншого абразиву [31, 74].
Для алмазу також характерні найвищий (порівняно з усіма відомими в природі матеріалами) модуль пружності і найнижчий коефіцієнт стиснення.
Щільність. 3,5-3,52. Злам. Раковистий.
Хімічний склад. Безбарвні різниці алмазу представляють собою чистий вуглець. Але є забарвлені і непрозорі алмази, вони містять домішки двоокису кремнію (SiO 2), окису магнію (MgO), окису кальцію (СаО), закису заліза (FeO), окису заліза (Fe 2 O 3), окису алюмінію (А1 2 О 3), окису титану (ТiO 2); у вигляді включень зустрічаються графіт та інші мінерали [47].
Колір. Алмази бувають безбарвними, водянопрозрачнимі або жовтуватими, а також можуть мати бурувате, зеленувате забарвлення [55]. Рідше зустрічаються блакитні, сірі, сині, рожеві алмази. Бувають навіть чорні алмази (Додаток 2). Чому забарвлюється алмаз, до кінця не ясно. Ймовірно, в цьому «винні» зміни, недосконалості кристалічної структури деяких кристалів [25]. Вони можуть бути пов'язані з впровадженням в кристалічну структуру «чужих» атомів, наприклад азоту або нікелю, а можуть викликатися «поломками» кристалічної решітки під дією радіації [23, 36].
Блиск. Алмазний.
Прозорість. Прозорий, каламутний.
Сингонія. Кубічна.
Форма кристалів. Алмази утворюють кристали кубічної сингонії: октаедри, куби, додекаедр (тетраедри), ромбододекаедр. Зустрічаються двійники зрощення; кристали іноді характеризуються фігурами травлення, штрихуванням, викривленням граней, спостерігаються неправильні, спотворені кристали [20, 23, 70]. Кристали часто з округлими гранями [25]. Розміри кристалів алмазів варіюються від часток міліметра до десятків сантиметрів. Найбільший відомий алмаз «Куллінан» був знайдений в Південній Африці в 1905 р., його маса составляля 3106 карат (Додаток 3, 4).
Кристалічна структура. Гранецентрированная решітка куба, кожен атом оточений чотирма іншими, розташованими по тетраедра.
Спайність. Зроблена за октаедра (111), крихкий.
Термічні властивості. Температура плавлення алмазу становить 3700-4000єС. На повітрі алмаз згорає при 850-1000єС, а в струмені чистого кисню горить слабо-блакитним полум'ям при 720-800єС, повністю перетворюючись, в кінцевому рахунку, на вуглекислий газ [42]. При нагріванні до 2000-3000єС без доступу повітря алмаз перетворюється на графіт [70].
Цей унікальний мінерал володіє виключно високою теплопровідністю: теплопровідність деяких алмазів при кімнатній температурі вище теплопровідності міді в 4 рази; середні її значення при 180 (Вт / мК), що обумовлює швидке відведення тепла, що виникає в процесі обробки деталей інструментом, виготовленим з нього. Крім того, для алмазу характерний низький температурний коефіцієнт лінійного розширення (нижче, ніж у твердих сплавів і сталі). Це властивість алмазу враховується при вставці його в оправу з різних металів і інших матеріалів.
Оптичні властивості. Середній показник заломлення безбарвних кристалів алмазу в жовтому кольорі рівний приблизно 2,417, а для різних кольорів спектру він варіює від 2,402 (для червоного) до 2,465 (для фіолетового). Показник заломлення в межах одного кристала може бути різний, середнє значення його для природних алмазів 2,4165, для синтетичних алмазів 2,4199 (для кристала октаедричній форми). Ці алмази, як правило, блакитного кольору. Вони дуже високо цінуються і виключно рідкісні [15, 45].
У алмазу «гра» - найефектніше властивість: він дробить білий світ на яскраві спектрально-чисті іскри, пурхали і віялом розсипаються навколо гранованою серцевини. Це властивість алмазу пов'язана з тим, що показник його заломлення різко розрізняється для променів видимого світла з різною довжиною хвилі. Він розкладає білий промінь подібно оптичній призмі на розходяться віялом промінчики всіх кольорів спектру [30, 34].
Здатність кристалів розкладати білий колір на окремі складові називається дисперсією. Для алмазу дисперсія дорівнює 0,044-0,063. Як показники заломлення, так і дисперсія алмазу набагато перевищують аналогічні властивості всіх інших природних прозорих речовин, що і обумовлює в поєднанні з твердістю неперевершені якості алмазів як дорогоцінних каменів. Висока переломлення в сукупності з надзвичайно сильною дисперсією викликає характерний блиск відполірованого алмазу, названий алмазним [28, 33, 34].
Одним з найважливіших властивостей алмазів є люмінесценція. Під дією видимого світла і особливо катодних, ультрафіолетових і рентгенівських променів алмази починають люминесцировать - світитися різними кольорами. Рентгенолюмінесценції широко застосовується на практиці для вилучення алмазів з природи: на збагачувальних фабриках за допомогою рентгенівських променів алмази відокремлюють від вміщає породи [23].
Магнітні властивості. Алмаз відноситься до немагнітним мінералів, але деякі їх різновиди мають слабкі парамагнітні властивості, які в основному пов'язані з присутністю домішки азоту. Іноді магнітні властивості надають алмазам і механічні включення до них магнітних мінералів - магнетиту і ільменіту. Це необхідно враховувати при добуванні алмазів з породи, так як при магнітної сепарації алмази будуть потрапляти в магнітну фракцію і можуть бути пропущені.
Електричні властивості. Алмаз відноситься до ізоляторів: його питомий електричний опір дуже велике. Деякі кристали, однак, мають низький питомий опір і володіють властивостями напівпровідників. Питомий електричний опір алмазів (напівпровідникові) становить 1 - 10 Ом / см, інших алмази - до 1010 Ом / см.
Інші властивості. Алмаз - мінерал вельми стійкий. Він не піддається впливу самих сильних кислот та їх сумішей (соляної, сірчаної, азотної, плавикової, «царської горілки»), навіть доведених до температури кипіння. Не реагує він і з лугами [24, 41].
Проте алмаз легко окислюється і згорає в суміші соди з розплавленої натрієвої або калієвої селітрою. У порошку він згорає на платинової зволіканні з утворенням двоокису вуглецю (СО 2).
Розплавлені карбонати лугів при 1000-1200єС також окислюють алмаз. При нагріванні до 800єС у присутності заліза або із сплавів на його основі алмаз розчиняється, тому алмазні різці не застосовуються при обробці сталі і чавуну [30].
Алмаз з чистою поверхнею гідрофобний, тобто не змочується водою. Через це властивості він може проникати крізь вологі шари гравійно-піщаних відкладень і концентруватися разом з мінералами значно більшої щільності - гранатами, ільменіту [45]. Останні називають мінералами-супутниками алмазу і зазвичай використовуються під час геологічної розвідки алмазних родовищ [1, 12].
Іноді для вилучення алмазів з роздробленою алмазоносной породи використовується незвичайний спосіб. У той же час алмази здатні прилипати до деяких видів жирів, на чому грунтуються деякі способи
Оскільки алмази є самими твердими мінералами на Землі (подібні мінерали відсутні), їх обробка досить складна і вимагає великого часу. Особливо це стосується ограновування ювелірних алмазів.
У природі алмази мають форми куба, чотирьох-, восьми-і десятігранніков [15]. Часто природні кристали подовжені, витягнуті або сплощені, тому для додання їм «товарного» виду в ювелірних виробах алмази піддають ограновуванню. Огранований алмаз стає діамантом. Існує кілька типів огранювання алмазів, і немає єдиної думки, який з них краще [14, 28]. У 1919 р. російський математик Марсель Толковський скрупульозно розрахував оптимальні пропорції діамантового огранювання, при якій світло, що входить в камінь через корону, повністю відбивається від 57 граней ложа за законом повного внутрішнього відбиття та виходить назад. Так створюється яскравий блиск і «гра» світла [5, 8].
Всесвітньо відомі великі індійські алмази - «Регент», «Орлів», «Шах», «Великий Могол» та ін (Додаток 3, 4). Знаменитий алмаз «Кохінур» (у перекладі - «Гора світла»; зараз те, що залишилося від каменя в результаті численних огранок, прикрашає корону британського монарха). Найбільший алмаз - «Куллінан» - був знайдений в Трансваалі в 1905 р. і важив 3106 карат [41, 57]. Карат - міра ваги, що використовується для алмазів, вона дорівнює 0,2 г [32]. Маса кожного видобувається алмазу звичайно становить 0,1-1 карат, крупні кристали (понад 100 каратів) зустрічаються рідко [5, 28].
При обробці алмазу розрізняються наступні операції: розколювання або розпилювання, обдирання, шліфування та полірування [56].
Площини спайності в алмаза орієнтовані виключно за октаедра, що дозволяло розколювати великі алмази за спайності вручну. Перш майстри робили це за допомогою ножа, злегка постукуючи по ньому. Хоча техніка розколювання була добре освоєна, все ж це часто призводило до роздроблення каменю: не завжди вдавалося розпізнати внутрішні напруги і приховані тріщини в кристалі. Тому на рубежі ХХ ст. від розколювання алмазів перейшли до їх розпилюванні.
Найбільший з коли-небудь знайдених ювелірних алмазів, "Куллінан", був завбільшки з кулак. У 1908 р. його розкололи у фірмі «Асшера» (Амстердам) спочатку на три шматки, а потім ще на багато частин, так що врешті-решт після ограновування з нього вийшло 9 великих і 96 дрібних діамантів [56, 71].
Особлива перевага розпилювання алмазів перед розколюванням полягає в тому, що вона дозволяє більш економно використовувати вихідний кристал з точки зору виходу ограночного матеріалу.
Наприклад, октаедри пиляють по середній площині або трохи вище за неї, завдяки чому виходить заготівля, зручна для діамантового огранювання. Поверхня надпила являє собою майбутні майданчик діаманта. Внаслідок цього скорочуються втрати маси при обробці каменю.
Диск алмазної пилки (його діаметр 5-7 см) виготовляється з міді, бронзи або інших сплавів і армується алмазним мікропорошків, він має товщину всього близько 0,05 мм і обертається зі швидкістю не менше 5000 об / хв. Алмаз при цьому утримується в затискному пристосуванні, що нагадує лещата. Процес розпилювання триває довго: Каратник (алмаз масою в 1 кар, тобто діаметром 6-7 мм) пиляють від 5 до 8 годин [56, 67].
У ході наступної операції, яка носить назву обточування, алмаз набуває в загальних рисах форму діаманта.
При обточуванні один алмаз закріплюється на невеликому верстаті типу токарного, а інший - у ручній державке. Вони злегка притискаються один до одного з таким розрахунком, щоб їх взаємне тертя призводило до скруглення ребер кристалів відповідно до подвійної конічною формою діаманта. Алмази, які не підлягають ограновуванню в діаманти, обточують на диску, шаржированном алмазним порошком.
Шліфувати і пиляти алмаз можна тільки алмазом ж і тільки завдяки тому, що твердість алмазу на різних гранях кристала і в різних напрямках неоднакова. Знадобилося провести дуже детальні дослідження цих відмінностей у твердості, щоб використовувати їх при шліфуванні і ограновуванню алмазу. У відповідності зі статистичними поняттям ймовірності алмазний порошок завжди повинен містити особливо гострі частинки, що дозволяє прішліфовивать менш тверді грані кристала алмазу. Мінерали рівної твердості не дряпають і не шліфують один одного [24].
Техніка шліфування й огранювання алмаза вимагає дуже великого досвіду. На швидко (зі швидкістю 2000-3000 об / хв) обертовому сталевому диску, шаржированном алмазною пастою (сумішшю алмазного порошку з маслом або оліфою), алмаз, закріплений в затискачі (який носить старовинне голландське назву «доп»), набуває фасетної огранювання.
Перш нанесення всіх фасет і установка кожного кута контролювалися лише на око, під лупою, без застосування будь-яких вимірювальних приладів. Розмір найменших з відшліфованих таким чином алмазів з повною діамантовою огранюванням, що має 56 фасет і майданчик, 2,5 мм (15 штук на карат). Втрати маси при шліфуванні і ограновуванню складають 50-60%.
При обробці «Куллінана» вони досягли 65% [57]. На тому ж диску, тільки на іншу доріжку, ще покритої пухкої алмазної пилом, виконується кінцева операція - полірування діаманта. Тільки після цього діамант починає «грати» і може бути використаний при виготовленні ювелірних виробів [64, 65].
1.5. Застосування природних і штучних алмазів.
Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас. Ювеліри поділяють алмази майже на тисячі сортів залежно від прозорості, тони, густоти і рівномірності забарвлення, наявності тріщин, мінеральних включень і деяких інших ознак [49, 68]. У кінці ХХ століття алмази починають застосовуватися на виробництві. В даний час економічний потенціал найбільш розвинених держав значною мірою зв'язується з використанням ними алмазів [8].
Які ж властивості алмазу визначають його широке використання в самих різних галузях народного господарства? У першу чергу, звичайно, виняткова твердість, яка, якщо судити за швидкістю стирання, в 150 разів вище, ніж у корунду, і в десятки разів краще, ніж у кращих сплавів, застосовуваних для ізготавленія різців. Завдяки цій властивості алмаз застосовується при бурінні гірських порід.
Вперше геологи стали використовувати натуральні алмази в бурінні для колонкових доліт приблизно в 1910 р., за допомогою таких доліт робилися кільцеві отвори в породі, через які витягали керн - зразки породи для аналізу. Вперше алмазні долота ввели для буріння нафтових свердловин на початку 1920 р., з тих пір вони широко використовуються. Для доліт використовуються природні алмази не технічного, а ювелірного якості, які виточують до особливого розміру і додають правильну, округлу форму.
Виняткова твердість алмазів дозволяє використовувати їх при механічній обробці найрізноманітніших матеріалів, для протягування (волочіння) тонкої дроту, в якості абразиву і т.п. [57].
Більше половини видобутку технічних алмазів іде на виготовлення спеціального інструменту для обробної промисловості. Застосування алмазних різців і свердел на обробку кольорових і чорних металів, твердих і надтвердих сплавів, скла, каучуку, пластмас та інших синтетичних речовин дає величезний економічний ефект в порівнянні з використанням твердосплавного інструменту. Надзвичайно важливо, що при цьому не тільки в десятки разів підвищується продуктивність праці (при токарній обробці пластмас навіть у сотні разів!), Але одночасно значно поліпшується якість продукції. Оброблені алмазним різцем поверхні не вимагають шліфування, на них практично відсутні мікротріщини, в результаті чого багато разів збільшується термін служби одержуваних деталей.
Практично всі сучасні галузі промисловості, в першу чергу електротехнічна, радіоелектронна та приладобудівна, у величезних кількостях використовують тонкий дріт, що виготовляється з різних матеріалів. При цьому пред'являються строгі вимоги до кругової формі і незмінності діаметра поперечного перерізу дроту при високій чистоті поверхні. Така дріт з твердих металів і сплавів (вольфраму, хромоникельовой сталі та ін) може бути виготовлена лише за допомогою алмазних фільєрів. Філ'єри представляють собою пластинчасті алмази з просвердленими в них найтоншими отворами [3].
Широке застосування в промисловості знаходять і алмазні порошки. Їх отримують шляхом дроблення низькосортних природних алмазів, а також виготовляють на спеціальних підприємствах з виробництва синтетичних алмазів [4, 37].
Алмазні порошки знаходять застосування на гранувальних фабриках, де всі самоцвіти, і в тому числі алмази, піддаються ограновуванню і шліфуванні, завдяки чому непоказні до цього каміння стає таємниче світяться або сліпуче блискучими коштовностями, до неповторній красі яких ніхто не залишиться байдужим.
Алмазні порошки використовуються в дискових алмазних пилах, мелкоалмазних бурових коронках, спеціальних напилка і в якості абразиву. Лише із застосуванням алмазних порошків вдалося створити унікальні свердла, які забезпечують отримання глибоких тонких отворів у твердих і крихких матеріалах.
У алмазі під дією зарядженої частинки відбувається світлова спалах і виникає імпульс струму. Ці властивості дозволяють використовувати алмази в якості детекторів ядерного випромінювання. Світіння алмазів і виникнення імпульсів електричного струму при опроміненні дозволяє застосовувати їх в лічильниках швидких частинок. Алмаз в якості такого лічильника має незаперечні переваги в порівнянні з газовими та іншими кристалічними приладами.
У Росії після відкриття якутських родовищ була створена алмазодобувна промисловість [8]. У значних масштабах у нас виробляються і синтетичні алмази. В даний час вони знаходять все більше застосування в різних галузях господарства [4, 37].
Синтезовані алмази не є аналогами природних [37]. Це означає, що в лабораторних умовах ще не розроблений спосіб синтезу алмазів аналогічний тому, який реалізується в природі.
Синтез штучних алмазів був вперше здійснений в 1953 р. в Швеції і США, і в 1959 р. в СРСР. Однак одержувані в ті часи кристали алмазу могли бути використані лише як абразивного матеріалу, оскільки розміри окремих кристалів не перевищували 0,8 мм і мали невисоку механічну міцність. Синтез великих монокристалів алмазу, який був реалізований багато пізніше, пов'язаний з великими складнощами технічного і економічного характеру. У цьому відношенні найбільш перспективною для технічного застосування є куляста (діаметром 6-7 мм) променисто-радіальна форма алмазу або Баллас, яка володіє міцністю навіть більш високою, ніж монокристали алмазу і найбільш проста в отриманні [4, 37]. Внаслідок цього основні зусилля наукової колективу були спрямовані на синтез цієї модифікації, яка і була в 1963 р. вперше в світі отримана на кафедрі фізики і хімії високих тисків.
Випробування синтетичних Балласа у буровій техніці показало їх високу ефективність при проходці свердловин в різноманітних грунтах, але особливо широко синтетичний Баллас застосовується зараз для виготовлення волок у виробництві дроту.
Поряд з відпрацюванням методів синтезу алмазів проводяться дослідження фізико-хімічних властивостей одержуваних речовин та вивчення механізму їх синтезу. Остання проблема становить найбільший науковий інтерес.
В даний час існує три основних варіанти розгляду механізму утворення алмазу - найбільш простий, описує кристалізацію алмазу з розплаву графіту в РТ області стабільності алмазу (> 100 кбар ~ 2000єС) і два дискусійних варіанти - кристалізація алмазу з розчину графіту в металі - «каталізаторі» і фазовий перехід графіту в алмаз у твердій фазі у присутності металів - «каталізаторів». Обидва останніх процеси протікають у більш м'яких умовах (40-60 кбар, 1400-1600єС) в порівнянні з «прямим» фазовим переходом. Дослідження механізму алмазообразованія з дискусійних варіантів, проведені на кафедрі, показали їх равновероятности. Реалізація на практиці того або іншого механізму буде визначатися природою містять вуглець сировини (наприклад, його схильністю до графітизації), або природою металу каталізатора, наприклад, здатністю до карбідообразованію і стійкістю карбідних форм в РТ області синтезу алмазу або будь-якими іншими причинами.
Перші оцінки умов перетворення графіту в алмаз, зроблені О.І. Лейпунським (1948), показали, що такий перехід можливий при тиску Р = 6 ГПа і температурі Т = 2300єК. В даний час алмази синтезуються із застосуванням різних технологій, що визначаються фазовою діаграмою вуглецю в координатах тиск - температура (Р-Т) в області термодинамічної стійкості алмазу при Р> 4ГПа, T> 1270єК; в метастабільних для алмазу умовах при Р від 1 до 100 ГПа і Т від 870 до 1070єК. У першому випадку синтез відбувається у конденсованій фазі (тиску або статичні, або динамічні). У другому випадку освіта алмазів відбувається в результаті конденсації вуглецю з газової фази [74].
Таким чином, завдяки унікальним властивостям, і, перш за все, надзвичайної твердості і стійкості до зношування, природні та штучні алмази знаходять широке застосування в сучасних технологіях і механізмах. Але найбільш відомим і популярним залишається використання природних алмазів для виготовлення діамантів і ювелірних прикрас. Алмази, як і раніше залишаються найбільш популярними ювелірними каменями. В останні роки Росія утримує рекордні позиції з видобутку алмазів (Додаток 5). Тільки в 2006 р. Росія експортувала алмазів на суму 1,7 млрд. доларів, з них 78% - в країни Євросоюзу [69].
Зараз уже добре відомо, що алмаз є модифікацією вуглецю високого тиску. Технічні алмази зараз отримують при величезних тисках (40-60 тисяч атмосфер) і температурах, тобто за умов, близьких до природного процесу формування алмазів з точки зору мантійної теорії походження алмазів.
Однак, в ході дослідження нам вдалося з'ясувати, що мантійна теорія не є основною в наукових поглядах на проблему походження алмазів. Більш того, описані факти і процеси, які суперечать основним положенням цієї теорії. На сьогоднішній день не існує ні однієї гіпотези, яка б повною мірою і науково достовірно описала процес природного утворення алмазів.
У той же час, всі фізико-хімічні властивості алмазів докладно вивчені та описані в науковій літературі. Унікальні властивості алмазів дозволяють використовувати ці мінерали в різних галузях господарства. Найчистіші і великі алмази мають велику ювелірну цінність.
Проте алмаз легко окислюється і згорає в суміші соди з розплавленої натрієвої або калієвої селітрою. У порошку він згорає на платинової зволіканні з утворенням двоокису вуглецю (СО 2).
Розплавлені карбонати лугів при 1000-1200єС також окислюють алмаз. При нагріванні до 800єС у присутності заліза або із сплавів на його основі алмаз розчиняється, тому алмазні різці не застосовуються при обробці сталі і чавуну [30].
Алмаз з чистою поверхнею гідрофобний, тобто не змочується водою. Через це властивості він може проникати крізь вологі шари гравійно-піщаних відкладень і концентруватися разом з мінералами значно більшої щільності - гранатами, ільменіту [45]. Останні називають мінералами-супутниками алмазу і зазвичай використовуються під час геологічної розвідки алмазних родовищ [1, 12].
Іноді для вилучення алмазів з роздробленою алмазоносной породи використовується незвичайний спосіб. У той же час алмази здатні прилипати до деяких видів жирів, на чому грунтуються деякі способи
Оскільки алмази є самими твердими мінералами на Землі (подібні мінерали відсутні), їх обробка досить складна і вимагає великого часу. Особливо це стосується ограновування ювелірних алмазів.
У природі алмази мають форми куба, чотирьох-, восьми-і десятігранніков [15]. Часто природні кристали подовжені, витягнуті або сплощені, тому для додання їм «товарного» виду в ювелірних виробах алмази піддають ограновуванню. Огранований алмаз стає діамантом. Існує кілька типів огранювання алмазів, і немає єдиної думки, який з них краще [14, 28]. У 1919 р. російський математик Марсель Толковський скрупульозно розрахував оптимальні пропорції діамантового огранювання, при якій світло, що входить в камінь через корону, повністю відбивається від 57 граней ложа за законом повного внутрішнього відбиття та виходить назад. Так створюється яскравий блиск і «гра» світла [5, 8].
Всесвітньо відомі великі індійські алмази - «Регент», «Орлів», «Шах», «Великий Могол» та ін (Додаток 3, 4). Знаменитий алмаз «Кохінур» (у перекладі - «Гора світла»; зараз те, що залишилося від каменя в результаті численних огранок, прикрашає корону британського монарха). Найбільший алмаз - «Куллінан» - був знайдений в Трансваалі в 1905 р. і важив 3106 карат [41, 57]. Карат - міра ваги, що використовується для алмазів, вона дорівнює 0,2 г [32]. Маса кожного видобувається алмазу звичайно становить 0,1-1 карат, крупні кристали (понад 100 каратів) зустрічаються рідко [5, 28].
При обробці алмазу розрізняються наступні операції: розколювання або розпилювання, обдирання, шліфування та полірування [56].
Площини спайності в алмаза орієнтовані виключно за октаедра, що дозволяло розколювати великі алмази за спайності вручну. Перш майстри робили це за допомогою ножа, злегка постукуючи по ньому. Хоча техніка розколювання була добре освоєна, все ж це часто призводило до роздроблення каменю: не завжди вдавалося розпізнати внутрішні напруги і приховані тріщини в кристалі. Тому на рубежі ХХ ст. від розколювання алмазів перейшли до їх розпилюванні.
Найбільший з коли-небудь знайдених ювелірних алмазів, "Куллінан", був завбільшки з кулак. У 1908 р. його розкололи у фірмі «Асшера» (Амстердам) спочатку на три шматки, а потім ще на багато частин, так що врешті-решт після ограновування з нього вийшло 9 великих і 96 дрібних діамантів [56, 71].
Особлива перевага розпилювання алмазів перед розколюванням полягає в тому, що вона дозволяє більш економно використовувати вихідний кристал з точки зору виходу ограночного матеріалу.
Наприклад, октаедри пиляють по середній площині або трохи вище за неї, завдяки чому виходить заготівля, зручна для діамантового огранювання. Поверхня надпила являє собою майбутні майданчик діаманта. Внаслідок цього скорочуються втрати маси при обробці каменю.
Диск алмазної пилки (його діаметр 5-7 см) виготовляється з міді, бронзи або інших сплавів і армується алмазним мікропорошків, він має товщину всього близько 0,05 мм і обертається зі швидкістю не менше 5000 об / хв. Алмаз при цьому утримується в затискному пристосуванні, що нагадує лещата. Процес розпилювання триває довго: Каратник (алмаз масою в 1 кар, тобто діаметром 6-7 мм) пиляють від 5 до 8 годин [56, 67].
У ході наступної операції, яка носить назву обточування, алмаз набуває в загальних рисах форму діаманта.
При обточуванні один алмаз закріплюється на невеликому верстаті типу токарного, а інший - у ручній державке. Вони злегка притискаються один до одного з таким розрахунком, щоб їх взаємне тертя призводило до скруглення ребер кристалів відповідно до подвійної конічною формою діаманта. Алмази, які не підлягають ограновуванню в діаманти, обточують на диску, шаржированном алмазним порошком.
Шліфувати і пиляти алмаз можна тільки алмазом ж і тільки завдяки тому, що твердість алмазу на різних гранях кристала і в різних напрямках неоднакова. Знадобилося провести дуже детальні дослідження цих відмінностей у твердості, щоб використовувати їх при шліфуванні і ограновуванню алмазу. У відповідності зі статистичними поняттям ймовірності алмазний порошок завжди повинен містити особливо гострі частинки, що дозволяє прішліфовивать менш тверді грані кристала алмазу. Мінерали рівної твердості не дряпають і не шліфують один одного [24].
Техніка шліфування й огранювання алмаза вимагає дуже великого досвіду. На швидко (зі швидкістю 2000-3000 об / хв) обертовому сталевому диску, шаржированном алмазною пастою (сумішшю алмазного порошку з маслом або оліфою), алмаз, закріплений в затискачі (який носить старовинне голландське назву «доп»), набуває фасетної огранювання.
Перш нанесення всіх фасет і установка кожного кута контролювалися лише на око, під лупою, без застосування будь-яких вимірювальних приладів. Розмір найменших з відшліфованих таким чином алмазів з повною діамантовою огранюванням, що має 56 фасет і майданчик, 2,5 мм (15 штук на карат). Втрати маси при шліфуванні і ограновуванню складають 50-60%.
При обробці «Куллінана» вони досягли 65% [57]. На тому ж диску, тільки на іншу доріжку, ще покритої пухкої алмазної пилом, виконується кінцева операція - полірування діаманта. Тільки після цього діамант починає «грати» і може бути використаний при виготовленні ювелірних виробів [64, 65].
1.5. Застосування природних і штучних алмазів.
Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас. Ювеліри поділяють алмази майже на тисячі сортів залежно від прозорості, тони, густоти і рівномірності забарвлення, наявності тріщин, мінеральних включень і деяких інших ознак [49, 68]. У кінці ХХ століття алмази починають застосовуватися на виробництві. В даний час економічний потенціал найбільш розвинених держав значною мірою зв'язується з використанням ними алмазів [8].
Які ж властивості алмазу визначають його широке використання в самих різних галузях народного господарства? У першу чергу, звичайно, виняткова твердість, яка, якщо судити за швидкістю стирання, в 150 разів вище, ніж у корунду, і в десятки разів краще, ніж у кращих сплавів, застосовуваних для ізготавленія різців. Завдяки цій властивості алмаз застосовується при бурінні гірських порід.
Вперше геологи стали використовувати натуральні алмази в бурінні для колонкових доліт приблизно в 1910 р., за допомогою таких доліт робилися кільцеві отвори в породі, через які витягали керн - зразки породи для аналізу. Вперше алмазні долота ввели для буріння нафтових свердловин на початку 1920 р., з тих пір вони широко використовуються. Для доліт використовуються природні алмази не технічного, а ювелірного якості, які виточують до особливого розміру і додають правильну, округлу форму.
Виняткова твердість алмазів дозволяє використовувати їх при механічній обробці найрізноманітніших матеріалів, для протягування (волочіння) тонкої дроту, в якості абразиву і т.п. [57].
Більше половини видобутку технічних алмазів іде на виготовлення спеціального інструменту для обробної промисловості. Застосування алмазних різців і свердел на обробку кольорових і чорних металів, твердих і надтвердих сплавів, скла, каучуку, пластмас та інших синтетичних речовин дає величезний економічний ефект в порівнянні з використанням твердосплавного інструменту. Надзвичайно важливо, що при цьому не тільки в десятки разів підвищується продуктивність праці (при токарній обробці пластмас навіть у сотні разів!), Але одночасно значно поліпшується якість продукції. Оброблені алмазним різцем поверхні не вимагають шліфування, на них практично відсутні мікротріщини, в результаті чого багато разів збільшується термін служби одержуваних деталей.
Практично всі сучасні галузі промисловості, в першу чергу електротехнічна, радіоелектронна та приладобудівна, у величезних кількостях використовують тонкий дріт, що виготовляється з різних матеріалів. При цьому пред'являються строгі вимоги до кругової формі і незмінності діаметра поперечного перерізу дроту при високій чистоті поверхні. Така дріт з твердих металів і сплавів (вольфраму, хромоникельовой сталі та ін) може бути виготовлена лише за допомогою алмазних фільєрів. Філ'єри представляють собою пластинчасті алмази з просвердленими в них найтоншими отворами [3].
Широке застосування в промисловості знаходять і алмазні порошки. Їх отримують шляхом дроблення низькосортних природних алмазів, а також виготовляють на спеціальних підприємствах з виробництва синтетичних алмазів [4, 37].
Алмазні порошки знаходять застосування на гранувальних фабриках, де всі самоцвіти, і в тому числі алмази, піддаються ограновуванню і шліфуванні, завдяки чому непоказні до цього каміння стає таємниче світяться або сліпуче блискучими коштовностями, до неповторній красі яких ніхто не залишиться байдужим.
Алмазні порошки використовуються в дискових алмазних пилах, мелкоалмазних бурових коронках, спеціальних напилка і в якості абразиву. Лише із застосуванням алмазних порошків вдалося створити унікальні свердла, які забезпечують отримання глибоких тонких отворів у твердих і крихких матеріалах.
У алмазі під дією зарядженої частинки відбувається світлова спалах і виникає імпульс струму. Ці властивості дозволяють використовувати алмази в якості детекторів ядерного випромінювання. Світіння алмазів і виникнення імпульсів електричного струму при опроміненні дозволяє застосовувати їх в лічильниках швидких частинок. Алмаз в якості такого лічильника має незаперечні переваги в порівнянні з газовими та іншими кристалічними приладами.
У Росії після відкриття якутських родовищ була створена алмазодобувна промисловість [8]. У значних масштабах у нас виробляються і синтетичні алмази. В даний час вони знаходять все більше застосування в різних галузях господарства [4, 37].
Синтезовані алмази не є аналогами природних [37]. Це означає, що в лабораторних умовах ще не розроблений спосіб синтезу алмазів аналогічний тому, який реалізується в природі.
Синтез штучних алмазів був вперше здійснений в 1953 р. в Швеції і США, і в 1959 р. в СРСР. Однак одержувані в ті часи кристали алмазу могли бути використані лише як абразивного матеріалу, оскільки розміри окремих кристалів не перевищували 0,8 мм і мали невисоку механічну міцність. Синтез великих монокристалів алмазу, який був реалізований багато пізніше, пов'язаний з великими складнощами технічного і економічного характеру. У цьому відношенні найбільш перспективною для технічного застосування є куляста (діаметром 6-7 мм) променисто-радіальна форма алмазу або Баллас, яка володіє міцністю навіть більш високою, ніж монокристали алмазу і найбільш проста в отриманні [4, 37]. Внаслідок цього основні зусилля наукової колективу були спрямовані на синтез цієї модифікації, яка і була в 1963 р. вперше в світі отримана на кафедрі фізики і хімії високих тисків.
Випробування синтетичних Балласа у буровій техніці показало їх високу ефективність при проходці свердловин в різноманітних грунтах, але особливо широко синтетичний Баллас застосовується зараз для виготовлення волок у виробництві дроту.
Поряд з відпрацюванням методів синтезу алмазів проводяться дослідження фізико-хімічних властивостей одержуваних речовин та вивчення механізму їх синтезу. Остання проблема становить найбільший науковий інтерес.
В даний час існує три основних варіанти розгляду механізму утворення алмазу - найбільш простий, описує кристалізацію алмазу з розплаву графіту в РТ області стабільності алмазу (> 100 кбар ~ 2000єС) і два дискусійних варіанти - кристалізація алмазу з розчину графіту в металі - «каталізаторі» і фазовий перехід графіту в алмаз у твердій фазі у присутності металів - «каталізаторів». Обидва останніх процеси протікають у більш м'яких умовах (40-60 кбар, 1400-1600єС) в порівнянні з «прямим» фазовим переходом. Дослідження механізму алмазообразованія з дискусійних варіантів, проведені на кафедрі, показали їх равновероятности. Реалізація на практиці того або іншого механізму буде визначатися природою містять вуглець сировини (наприклад, його схильністю до графітизації), або природою металу каталізатора, наприклад, здатністю до карбідообразованію і стійкістю карбідних форм в РТ області синтезу алмазу або будь-якими іншими причинами.
Перші оцінки умов перетворення графіту в алмаз, зроблені О.І. Лейпунським (1948), показали, що такий перехід можливий при тиску Р = 6 ГПа і температурі Т = 2300єК. В даний час алмази синтезуються із застосуванням різних технологій, що визначаються фазовою діаграмою вуглецю в координатах тиск - температура (Р-Т) в області термодинамічної стійкості алмазу при Р> 4ГПа, T> 1270єК; в метастабільних для алмазу умовах при Р від 1 до 100 ГПа і Т від 870 до 1070єК. У першому випадку синтез відбувається у конденсованій фазі (тиску або статичні, або динамічні). У другому випадку освіта алмазів відбувається в результаті конденсації вуглецю з газової фази [74].
Таким чином, завдяки унікальним властивостям, і, перш за все, надзвичайної твердості і стійкості до зношування, природні та штучні алмази знаходять широке застосування в сучасних технологіях і механізмах. Але найбільш відомим і популярним залишається використання природних алмазів для виготовлення діамантів і ювелірних прикрас. Алмази, як і раніше залишаються найбільш популярними ювелірними каменями. В останні роки Росія утримує рекордні позиції з видобутку алмазів (Додаток 5). Тільки в 2006 р. Росія експортувала алмазів на суму 1,7 млрд. доларів, з них 78% - в країни Євросоюзу [69].
Зараз уже добре відомо, що алмаз є модифікацією вуглецю високого тиску. Технічні алмази зараз отримують при величезних тисках (40-60 тисяч атмосфер) і температурах, тобто за умов, близьких до природного процесу формування алмазів з точки зору мантійної теорії походження алмазів.
Однак, в ході дослідження нам вдалося з'ясувати, що мантійна теорія не є основною в наукових поглядах на проблему походження алмазів. Більш того, описані факти і процеси, які суперечать основним положенням цієї теорії. На сьогоднішній день не існує ні однієї гіпотези, яка б повною мірою і науково достовірно описала процес природного утворення алмазів.
У той же час, всі фізико-хімічні властивості алмазів докладно вивчені та описані в науковій літературі. Унікальні властивості алмазів дозволяють використовувати ці мінерали в різних галузях господарства. Найчистіші і великі алмази мають велику ювелірну цінність.
2. Ресурси і видобуток алмазів.
2.1. З історії відкриття алмазних родовищ.
Історія знахідок алмазних родовищ окреслює невеликі території, розташовані в межах стародавніх докембрійських платформ. Своїми алмазними родовищами в різні роки були відомі Індія (Голконда), Південна Африка, Бразилія, Австралія, Якутія та північ європейської частини Росії.
Коли саме почали видобувати алмази в Голконди - точно невідомо. Перша в історії алмазна лихоманка мала колосальні масштаби, правда, перебувала під жорстким контролем місцевих правителів. До XVI ст. індійські родовища, що розробляються близько 2 тис. років, вичерпалися. В Індії були знайдені великі алмази, які отримали світову популярність - «Шах», «Кохінур», «Регент», «Орлів», «Деріанур», «Санси», «Хоуп», «Флорентієць», «Зелений Дрезденський» [14, 29].
Другий після Індії країною, де були відкриті родовища алмазів, стала у XVIII ст. Бразилія, що знаходилася тоді під владою португальських колонізаторів. У місцях знахідок перших каменів велася активна розвідка, а в 1730 р. багатий алмазоносних районі Серра-ду-Фріу був оголошений власністю португальської королеви. По сусідству старателі заснували поселення, надалі відоме як Діамантина (Алмазне). За користування алмазоносной землею була введена висока орендна плата, видобуток каміння обкладалася податком. У 1772 р. всі бразильські родовища оголосили державними. У 1822 р., коли країна здобула незалежність, алмазні копальні та копальні віддали в руки приватних власників [29]. 2.1. З історії відкриття алмазних родовищ.
Історія знахідок алмазних родовищ окреслює невеликі території, розташовані в межах стародавніх докембрійських платформ. Своїми алмазними родовищами в різні роки були відомі Індія (Голконда), Південна Африка, Бразилія, Австралія, Якутія та північ європейської частини Росії.
Коли саме почали видобувати алмази в Голконди - точно невідомо. Перша в історії алмазна лихоманка мала колосальні масштаби, правда, перебувала під жорстким контролем місцевих правителів. До XVI ст. індійські родовища, що розробляються близько 2 тис. років, вичерпалися. В Індії були знайдені великі алмази, які отримали світову популярність - «Шах», «Кохінур», «Регент», «Орлів», «Деріанур», «Санси», «Хоуп», «Флорентієць», «Зелений Дрезденський» [14, 29].
Відкриття бразильських родовищ розвінчало міф про унікальність індійських алмазів і спонукало вчених зайнятися геологічними пошуками в інших країнах. Наприклад, відомий натураліст Олександр фон Гумбольдт у 1829 році здійснив подорож по Уралу і Алтаю. Він був упевнений, що зуміє знайти в Росії алмази, так як, на його думку, золото-і платіноносних розсипи Уралу мали велике геологічне схожість з бразильськими. Хоча йому не вдалося здійснити свої плани, 3 алмазу на Уралі все ж таки були знайдені в тому ж році. У наступному році на Уралі виявили ще 26 каменів, які разом важили всього трохи більше 14 каратів. Однак відкриття великих уральських родовищ алмазів так і не відбулося.
Як не старалися вчені уми передбачити можливі місця залягання алмазів, нові великі родовища відкривалися все так само випадково. Не стала винятком і Південна Африка. У 1867 р. такий собі Джон О'Реллі, торговець і мисливець, під час чергової подорожі виявив алмаз вагою в 22,5 карата. Незабаром було відкрито найбагатше алмазами місце на Землі - в долині р.. Помаранчевої. Потім був виявлений знаменитий алмаз «Зірка Південної Африки» вагою 83,5 карата, за чистотою і блиску не поступалася індійським камінню. Знахідки слідували одна за одною.
У 1869 р. партії старателів відправилися по смутним степах до р. Вааль, що впадає у Помаранчеву. Алмази знаходили серед гальки, викинутої хвилями на берег. Незабаром на відкритій рівнині, що знаходиться на значній відстані від річки, були відкриті кімберлітові трубки алмазоносних - основний корінний джерело алмазів на Землі. Свою назву вони отримали за характерну форму і по найменуванню однієї з копалень в містечку Кімберлі. Назва іншої копальні - «Олд-де-Бірс» - теж стало знаменитим: зараз ім'я «Де Бірс» носить міжнародна корпорація, що контролює практично всю світову видобуток алмазів [13]. Але в 60-70-х рр.. XIX ст. монополії ще не існувало, і строго дотримувалися англійські колоніальні закони і права, одним з яких було право приватної власності. Незалежні старателі стовпили ділянки або перекуповували їх, вносячи уряду мізерну орендну плату (2,5 долара в місяць за ділянку) [29, 47].
У ті часи робоча шахта нагадувала великий колодязь, стінки якого, як павутиною, були обплутані незліченними білими нитками - відполірованими від постійного використання залізними тросами. За ним з дна копальні піднімали вгору відра з глиною. Після її розбирання або промивання здобуті алмази тут же збували скупникам. У міру поглиблення шахт, особливо коли вони перевищували 25-метрову позначку, часто траплялися затоплення і обвали, що сильно ускладнювало подальшу роботу. А деякі ділянки на декілька місяців ставали взагалі недоступними.
Загальний дохід з копалень був колосальним, і це пробудило інтерес у фінансових колах. Наставав час великих об'єднань. У 1880 р. два британця, Сесіл Роде і Чарлз Радд, скупили ділянки старателів поблизу ферми Де Бірс і заснували компанію «De Beers Mining Company» (Гірничорудна компанія «Де Бірс»). До 1888 р. основні алмазні копальні Південної Африки, які давали 90% світового видобутку, були скуплені Родсом на гроші фінансового дому Ротшильдів і об'єднані. У 1929 р. директором «Де Бірс» став енергійний підприємець Ернст Оппенгеймер. Йому вдалося зміцнити становище «Де Бірс» як алмазної монополії і стати справжнім «алмазним королем» Від нього компанія перейшла до синів, а потім і до онуків. «Де Бірс» завжди була першою там, де відкривалися нові багаті родовища алмазів, під чиїм би економічним і юридичним контролем вони не знаходилися [13].
Пошуки нових родовищ алмазів у XX ст. проводили професійні геологи. У 1949 р. були відкриті промислові розсипи алмазів, а в 1954 р. - перша алмазоносная кімберлітові трубка «Зірниця» в Якутії [1, 44, 63]. «Де Бірс» почала контролювати якутські родовища з 1959 р., коли уклала з радянським урядом перша угода про постачання алмазів. Якутські кімберлітові трубки відрізняються досить високим вмістом алмазів в руді і великою часткою ювелірних (високоякісних) кристалів. Завдяки їм Росія займає одне з провідних місць у світовому видобутку алмазів [18, 27].
На основі геологічного прогнозу в 1978 р. в Австралії на базі відкритих у XIX ст. алмазних розсипів були виявлені багаті корінні родовища - алмазосодержащих лампроітовие трубки. Ця знахідка мала величезне значення для економіки країни [29].
В історії пошуків, відкриття та розробки родовищ алмазів в Росії можна виділити два основних періоди. Перший охоплює весь XIX і початок XX ст. У той час старателі шукали переважно алмазоносних розсипи і покладалися при цьому не на наукові знання, а на власний досвід або просто на удачу [1]. (В Індії, Бразилії і в інших регіонах найбільш ранні знахідки алмазів також пов'язані з розсипами.)
Перший алмаз на території Росії був виявлений 5 липня 1829 на золотих копальнях, розташованих поблизу Бізертского заводу в Пермській області. Однак планомірні пошуки цього дорогоцінного каменю в нашій країні почалися тільки в 1937 р. На жаль, підсумком широкомасштабних робіт, проведених на Середньому Уралі, стало відкриття лише невеликих, дуже бідних алмазоносних розсипів. Пошуки довелося припинити.
Другий етап розпочався в першій половині XX ст., І в основі його лежав зовсім інший підхід - науковий прогноз. Використання нового методу принесло блискучі результати: у 1954-1955 рр.. була відкрита одна з найбільших у світі Якутська алмазоносная провінція, а через 20 років - Архангельська провінція, масштаби якої, можливо, перевершать в майбутньому всі відомі у світі алмазоносних території [2, 11, 16].
У 40-і рр.. перед геологічною службою країни стояла задача знайти найбагатші родовища алмазів. У ті роки в Радянському Союзі ще не були відомі корінні родовища алмазів, вчені провели порівняльний аналіз геологічних особливостей алмазоносних районів Південної Африки з близькими за будовою областями СРСР.
Геологи встановили, що найбільшу схожість з Південною Африкою має територія Сибірської платформи між річками Єнісеєм і Леною. Тоді ж на півночі цього району були виявлені гірські породи, які за складом і будовою дуже нагадують алмазоносних кимберліти Південної Африки. Раніше в південно-західній частині Сибірської платформи, на території Єнісейського кряжу, траплялися поодинокі знахідки алмазів, наприклад у басейні р.. Великий Піт в 1898 р. Проте виявити тут алмази вдруге вдалося тільки в 1937 р. Все свідчило про те, що більш перспективними можуть виявитися райони, розташовані на північ і на північний схід Єнісейського кряжу.
У повоєнні роки у Сибір була спрямована Тунгуська геолого-розвідувальна експедиція алмазна. Загони геологів працювали в басейні р.. Тунгуски, і навесні 1948 р. вони знайшли перший сибірський алмаз. Ця знахідка підтверджувала прогноз вчених про гарні перспективи Сибірської платформи для пошуків алмазів. Але багатих розсипів і корінних родовищ відкрити не вдалося. Тоді в район пошуків вирішили включити центральну частину Сибірської платформи і головну увагу приділити басейну р.. Вілюй, не припиняючи, однак, робіт на Тунгусці.
7 серпня 1949 геологи пошукової партії Файнштейна у середній течії р.. Вілюй на широких піщано-галькових косах виявили перший кристал, а до осені їх число досягло 25. Це була нечувана удача! Адже ніде на території Росії не знаходили відразу стільки алмазів, і до того ж за один польовий сезон. Для якнайшвидшого відкриття родовища центр геологічних робіт перенесли з Тунгуски на Вілюй. У 1950 р. в ці місця була направлена спеціальна пошукова Амакінская експедиція. Вже в сезони 1950-1951 рр.. партія Бєлова виявила кілька розсипів алмазів, і всі вони знаходилися у середній течії р.. Мархи [1, 29].
Так як корінних родовищ алмазів на півночі і в центральній частині Сибірської платформи знайти не вдавалося, була висловлена наступна гіпотеза: корінні джерела алмазів знаходяться на південь і, можливо, розташовуються в межах Патомского нагір'я. Ця гіпотеза заперечувала саму можливість існування корінних родовищ алмазів в центральній і північній частинах Сибірської платформи.
Але геологічні вишукування на Сибірській платформі не припинялися. І нарешті, у верхів'ях приток Вілюя і Оленека були виявлені алмази. Завдяки цим знахідкам стало ясно, що шукати джерела розсипних сибірських алмазів слід не на Патомского нагір'я, а в межах Оленекському-Вилюйского межиріччя.
У 1953 р., вивчаючи річкові відклади у верхній течії р.. Мархи, геологи виявили у всіх пробах підвищену кількість криваво-червоного граната - Піроп, який є постійним супутником алмазу. Пізніше професор Ленінградського університету А.А. Кухаренко зробив висновок про повну ідентичність сибірських піропом і аналогічних мінералів з алмазоносних кімберлітів Південної Африки. Це означало, що на тих ділянках, де зустрінуті піропи, і треба шукати алмазоносних породи.
У 1954 р. загін геологів під керівництвом Л. Попугаева почав пошукові роботи на р.. Далдин, притоці Мархи. Експедиція повільно переміщалася вгору за течією, через кожні 500 м відбиралися проби. 21 серпня 1954 була відкрита перша в СРСР корінна алмазоносная порода. Детальні дослідження показали, що порода заповнює трубообразние вулканічне тіло - трубку вибуху, яка отримала назву «Зірниця».
Геологічні загони Амакінской експедиції продовжували обстежувати інші притоки Вілюя. У серпні 1953 р. перший кристал алмазу знайшли на р. Мала Ботуобуя. Весною 1954 р. дослідження порід підтвердило не тільки наявність у басейні цієї річки алмазів, але і те, що алмазоносності тут надзвичайно висока. З проби об'ємом 100 м 3 витягли 91 кристал. Хоча це була ще не промислова поклад, такої кількості алмазів одна розсип раніше ніколи не давала [29].
Аналіз проб по р.. Ірелі - лівій притоці Малої Ботуобуі - показав, що корінні родовища алмазів повинні знаходитися саме в її межах. 13 червня 1955 геолог Ю.І. Хабардін знайшов кімберлітові трубку вибуху. Її назвали «Мир» [69]. У 1957 р. приступили до розвідки глибоких горизонтів. Почали бурити свердловини, будувати штольні і шахти. Організований в ті роки трест «Якутскалмаз» щорічно в наростаючих масштабах вів видобуток дорогоцінного мінералу.
Третє корінне родовище алмазів було відкрито В.М. Щукіним всього двома днями пізніше трубки «Мир». Ця трубка отримала назву «Вдала». У 1967 р. її здали в промислову експлуатацію. У 1970 р. поряд з трубкою «Зірниця», розташованої в 12 км від «Вдалою», почали будувати гірничо-збагачувальний комбінат [44, 65].
Нові алмазоносних райони були виявлені на півночі Сибірської платформи і в басейнах річок Анабар і Оленек. Тут знайдені і розсипи алмазів, і корінні поклади. У січні I960 р. геологічна партія під керівництвом В.Т. Ізарова відкрила алмазоносних трубку вибуху «Айхал», що по-якутський означає «слава». Незабаром поруч з родовищем почалося будівництво збагачувальної фабрики та міста. Вже через рік збагачувальна фабрика почала поставляти перші алмази.
Після цього ще довгий час промислових родовищ алмазів виявити не вдавалося. Тільки влітку 1969 р. поблизу міста Мирного була знайдена трубка вибуху, яка отримала назву «Інтернаціональна». Через рік почалося її промислове освоєння [1, 63].
Можливість відкриття алмазів у «опівнічних землях» Росії передбачив ще основоположник російської гірничої науки, мінералогії та хімії М.В. Ломоносов у своєму трактаті «Перші підстави металургії або рудних справ» (1763 р.).
В архівних матеріалах є згадування про знахідку алмазу в XVIII ст. на р. Північна Двіна поблизу дер. Орлец. Оскільки повідомлялося, що алмаз огранував, він, мабуть, був досить чисельним, адже дрібних каменів тоді гранувати не вміли. Однак немає повної впевненості, чи дійсно знайдений камінь був алмазом. Відомості про подальшу долю цього алмаза відсутні. Не виключено, що виявлений був не алмаз, а, скажімо, великий кристал кварцу. У той час за алмаз нерідко брали кварц, топаз і деякі інші мінерали [29].
Однак ці відомості з'явилися, можливо, підставою для геніального передбачення М.В. Ломоносова, висловленого у книзі «Про шари земних»: «... в півночі ... не можемо сумніватися, що могли відбутися алмази ... і можуть відшукатися ». Пророцтво його збулося в 1980-х рр.., Коли було відкрито перше в Європі корінне родовище алмазів на Зимовому березі, назване ім'ям М.В. Ломоносова [50, 59].
З часів знахідки першого алмаза (кварцу) пройшло близько 200 років, перш ніж ознаки алмазоносності регіону були виявлені. У 1950-х рр.. на Мезенська Піжма в руслових відкладах при геологічній зйомці були знайдені поодинокі кристали алмазу і його мінералів-супутників. Є відомості і про знахідки кількох дрібних алмазів на Вітряних Поясі в ці роки. Істотним внеском у вивчення проблеми алмазоносності стало відкриття Ненокской геолого-знімальному партією на Онезькім півострові, в районі с. Ненокса (1967-69 рр..), Чотирьох перших у європейській частині Росії трубок вибуху, складених лужно-ультраосновнимі породами, родинними кімберлітах. Одна з них - «Ливозеро» - була розкрита свердловиною ще в 1936 р., вулканічна природа становлять її порід була правильно визначена Н.Ф. Кольцовим (1937). Ненокскіе трубки алмазів не містять, проте їх відкриття стало найважливішим стимулом для продовження робіт з дослідження алмазоносності Південно-Східного Беломорья [11, 50]. До кінця XX ст. відомо вже близько 30 трубок вибуху, але вони, на жаль, виявилися неалмазоноснимі. Такі ж трубки виявлені на Кольському півострові в районі Кандалакшского затоки [18, 35].
У 1974 р. на Зимовому березі Кулойская геолого-знімальна партія виявила в руслових відкладах та пляжевих пісках Білого моря гранати, в 1975 р. вони діагностовані як піропи - генетичні супутники алмазу. У 1975 р. на р.. Мела виявлені своєрідні породи, визначені до весни 1977 В.К. Соболєвим як кимберліти. У тому ж році знайдені 2 кристала алмазу у відкладеннях урзугской свити на р. Падун. Аеромагнітних зйомка, проведена Біломорсько партією під керівництвом Г.З. Гриневецького, виявила кілька десятків локальних магнітних аномалій т.зв. «Трубкового типу». При бурінні на місці однієї з них була знайдена брекчиевой порода, схожа на кимберлит. Вона містила індикаторні мінерали - піроп, хромшпінеліди, хромдіопсид. Котовського геолого-знімальному партією на початку 1980 р. розкрита перша в регіоні кімберлітові трубка, її назвали Поморською. У 500-кілограмової пробі керна свердловини виявили 39 алмазів. Поруч з Поморською в 80-х рр.. відкриті нові трубки - Ломоносовська, Архангельська, Карпінська, Снігуронька, Піонерська і ін
На самому початку пошукових робіт, ще до відкриття корінних джерел, відомий дослідник кімберлітових мінералів В. Соболєв звернув увагу на незвичайну форму кристалів алмазу, що зустрічаються в Архангельській області. Вони мали округлі обриси, чим відрізнялися від алмазів Якутії. Для алмазів родовища імені Ломоносова, особливо для великих екземплярів, характерні крівогранние кристали ромбододекаедріческой форми. Серед дрібних алмазів (менше 0,5 мм у діаметрі) переважають плоскогранние октаедри. У всіх трубках зміст таких алмазів не опускається нижче 80% - як за кількістю, так і по масі. У цьому відношенні архангельські алмази не мають аналогів серед побратимів з корінних родовищ Якутії і, мабуть, світу, за винятком лампроітового родовища Аргайл в Австралії [12].
2.2. Ресурси і видобуток алмазів у світі.
Зважаючи на цінності і унікальності алмазу, його геологія постійно досліджується, а географія вивчається і розширюється. На сьогоднішній день відомо не так вже й багато, порівняно з іншими породами, родовищ. Знахідки алмазів, як правило, відповідають древнім структурам земної кори на всіх континентах, крім Антарктиди (Додаток 6).
Розглянемо основні райони видобутку алмазів.
Африка. Африканський континент відомий як класична область поширення корінних алмазовмещающіх порід-кімберлітів (додаток 7). Корінні і розсипні родовища Африки займають перше місце в світі за розмірами видобутку алмазів. Найбільш важливі алмазоносних райони розташовуються в Південній, Західній і Східній Африці. Основні країни, в яких видобуваються алмази це: Ботсвана (19% світового видобутку алмазів), Демократична Республіка Конго (17%), ПАР (8%), Ангола (4%), а також алмази видобуваються в Танзанії, Намібії, Гані, Гвінеї і Сьєрра-Леоне [22].
Австралія. Алмази в Австралії були відкриті раніше, ніж в Африці (у 1851 р.), але видобуток тут ніколи не була велика і, з промислової точки зору, австралійські родовища є другорядними. Приурочені вони до західної та південної частин Австралійського материка (Додаток 8). Хоча на світовий ринок Австралія постачає 20% алмазів.
Індія. Алмази з розсипних родовищ Індії здобувають протягом багатьох сторіч. Корінні родовища алмазів довго були невідомі, хоча деякі дослідники вважали, що вони могли бути пов'язані з породами з вулканічних некк Ваджра - Карур. У 1930-х рр.. в Індії відкриті трубообразние тіла, складені брекчиевой породами, вельми схожими по складу з африканськими і сибірськими кімберлітами (Додаток 9). У межах Індостану відомі 3 алмазоносних району: південний розташовується в басейнах річок Кістна, Пеннер та нижньої течії р.. Годаварі в провінції Мадрас; центральний - в басейні річок Брахмани, Маханаді і верхньої течії р.. Годаварі в провінції Біхор, Орісса і штаті Нагпур; північний - в Бундельканде на межиріччі Сон-Сонар. Слід зазначити, що корінні родовища алмазів в Індії були виявлені тільки в 1930 р. К.П. Сайнором. Останнім часом обсяг видобутку невеликий.
Північна Америка. Історія відкриття родовищ алмазів в Північній Америці нараховує кілька десятків років. Корінні родовища алмазів Північної Америки (штат Арканзас) за своєю будовою і складом цілком схожі з корінними родовищами Південної Африки. Видобуток алмазів незначна: з 1906 по 1920 рр.. було знайдено всього 3 тис. каменів середньою вагою 0,4 карата. Найбільший алмаз - сплощений октаедр важив 40,22 карата. В останні 20 років інтенсивні геолого-розвідувальні роботи з пошуку алмазів ведуться в Канадській алмазоносной провінції (Додаток 6). Це одне з колосальна в світі базальтових плато. У ваговому відношенні Канада видобуває 7% всіх алмазів у світі (Додаток 5) [22, 26, 27].
Південна Америка. У Південній Америці алмази зустрічаються в Бразилії (в 1725 р. були знайдені перші алмази), а також у Венесуелі і Гайані (Додаток 6). Але обсяг видобутку алмазів у цих районах поки невеликий. Хоча Південна Америка останнім часом вважається одним з найперспективніших районів у світі.
Європа. На території Європи (без Росії), як вказує В.С. Соболєв, окремі знахідки алмазів були зареєстровані, проте корінних алмазоносних порід не знайдено. У Чехії є містять піропи вулканічні породи, які за своєю формою прояву в земній корі нагадують трубки сибірських кімберлітів. У подальшому на території Чехії було знайдено 3 кристала алмазу (перший в 1869 р., другий у 1927 р. і третій в 1959 р.). Теоретично алмази можуть бути виявлені на території Скандинавії.
Інші країни світу. Також незначні родовища алмазів є в таких країнах, як Індонезія і Китай. Але видобуток алмазів у цих країнах постійно розширюється, особливо в Китаї [76].
2.3. Ресурси і видобуток алмазів в Росії.
Росія займає одне з провідних місць у світі за запасами алмазів, які укладені в 51 родовищі (19 корінних і 32 розсипних). Вони виявлені в Якутії, Архангельській і Пермській областях (Додаток 10). Майже 95% зосереджено в корінних родовищах (кімберлітових трубках), з них більше 80% у 4 найбільш великих: «Вдала», «Світ», «Ювілейна» (Якутія), ім. Ломоносова (Архангельська область) [50]. Близько 5% запасів зосереджено в алювіальних розсипах. Інші типи родовищ (ударно-метаморфічне Попігайское) не освоєні. У перспективі виявлення корінних родовищ алмазів на Руській платформі (Карелія, Воронезька, Мурманська, Ленінградська, Тверська області), на Уралі і в інших регіонах [18].
2.3.1. Алмази Сибіру й Уралу.
Перший, найбільший по запасах, знаходиться в Якутії, в межах Сибірської платформи, в басейні Вілюя, у верхів'ях річок Анабар, Оленек і Марха і в басейні Алдану (Додаток 10). Тут відомий цілий ряд корінних родовищ алмазів кімберлітового типу, так званих кімберлітових трубок, що утворилися в результаті інтрузії траповий магми. Всього в Якутії виявлено близько тисячі подібних трубок, і лише на декількох з них зосереджені основні промислові запаси 82,3% запасів і 99,7% видобутку [18]. Крім корінних, в Якутії зустрічаються розсипні родовища: делювіальні і алювіальні (терасні і долинні). Вони утворилися в процесі довготривалого руйнування і перевідкладення корінних алмазообразующіх порід. Серед долинних розсипів є шлейфові, намивні і руслові. Однак, незважаючи на велику кількість розсипів, розробляються в основному корінні родовища, на яких видобувається більше 95% всіх алмазів Росії [18, 50].
У межах Якутії виділено 12 алмазоносних районів. Промислове значення мають три з них: Далдино-Алактінскій (корінні родовища), Мало-Ботуобинской (корінні і розсипні), Анабарський (розсипні).
Широку популярність здобула кімберлітові трубка «Мир». Вона виявлена геологами Амакінской експедиції Іркутського геологічного управління у червні 1955 р., в південно-західній частині Якутії, в межах Мало-Ботуобинской алмазоносного району, поблизу кордону Іркутської області. Розміри трубки в поперечнику близько 500 м. На її поверхні кимберліти представляють собою вивітрився уламкові масу, що переходить на глибині декількох метрів в щільне кам'яне тіло. Трубка прориває доломіт нижнеордовикских віку та заповнена кімберлітових туфом з численними включеннями алмазів, Піроп, ільменіту та інших мінералів-супутників (Додаток 1). Концентрація алмазів тут вище, ніж в інших трубках Вилюйского плато. Їх розміри варіюють від невеликих (0,5-1,0 карат) до досить великих (понад 50 карат). Близько 80% всіх видобутих на цьому родовищі алмазів мають масу до 10 мг (близько 5 карат). Тут 23 грудня 1980 був знайдений найбільший в Росії алмаз «XXVI з'їзд КПРС», він важить 342,5 карата (понад 68 г) (Додаток 3,4) [69, 73].
Другий алмазоносних район знаходиться на Північному Уралі, де в середині XX ст. були відкриті розсипні родовища з промислової концентрацією алмазів. Розсипи тут порівняно невеликі в Пермській області - 0,1% запасів і 0,3% видобутку. Утворилися вони в результаті руйнування алмазосодержащих ультраосновних масивів. Генетичний тип корінного джерела точно не встановлений. Але алмази Північного Уралу мають в більшій частині ювелірне значення звідси можна закласти висновок, що алмазоносних породи мають древній вік і складені кімберлітами схожими з якутськими і південно-африканськими [18].
Третій алмазоносних район відкритий порівняно недавно. Розташований він у межах Архангельської області (Додаток 10), де розвідані корінні родовища алмазів, що відносяться до кімберлітового генетичному типу, - 17,5% запасів [12, 18].
Також алмази були виявлені в Іркутській, Ярославській області і деяких інших районах країни (Додаток 10). За даними АК «АЛРОСА», перспективною на алмази є велика частина Європейської Росії [75]. За розвіданими запасами алмазів Росія посідає перше місце в світі. Прогнозні ресурси алмазів в 3-4 рази перевищують розвідані запаси, що забезпечує сприятливу перспективу розвитку алмазодобувної галузі країни. Більше половини загальноросійських запасів алмазів сконцентровані на великих корінних родовищах - трубки «Вдала», «Світ», «Інтернаціональна», «Ситиканская», «Ювілейна» і «Айхал» у Західній Якутії.
Якутська алмазоносная провінція розташована в Західній Якутії, в басейні річок Вілюй, Борошно, Оленек та ін Перші алмази виявлені в 1949 р., на р.. Вілюй, перше корінне родовище алмазів трубка «Зірниця» відкрито в 1964 р., трубка «Мир» - в 1955 р. Високоалмазная трубка «Світ» займає за змістом алмазів друге місце в світі (після лампроітовой трубки Аргайл в Австралії). Трубка «Світ» відпрацьована кар'єром до глибини 525 м. Відкриті гірничі роботи на трубці припинені з 1 травня 2001 р., а рудник знаходиться на консервації для підготовки підземної відпрацювання більш глибоких горизонтів - оскільки розвідано, що глибина залягання алмазів у «Світі» перевищує кілометр [69].
Якутська алмазоносная провінція охоплює центральну частину Сибірської платформи. Виділено алмазоносних райони: Далдино-Алакітскій, Малоботуобінскій, Анабарський та ін У складі цих районів розташовані кімберлітові поля з кустообразним або цепочечних розміщенням трубок вибуху (діатрем). На поверхні трубки мають форму еліпса розміром від кількох, до 600 м у діаметрі, в розрізі - конусоподібні, звернені конусом вниз. Головні породообразующие мінерали кімберлітів - олівін і флогопіт, характерні супутні мінерали - пікроільменіт, піроп, хромшпінеліди. Алмаз, хромдіопсид, циркон зустрічаються у вигляді рідкісних, розсіяних в породі зерен.
Розсипні родовища тісно пов'язані з корінними. У Якутії збільшується видобуток алмазів з розсипів у зв'язку з освоєнням родовища Ебель [7]. Більшість алмазів безбарвні. Кристали в основному дрібні, але зустрічаються і порівняно великі. У Якутії знайдені найбільші в нашій країні алмази - тільки величезних каменів, вага яких перевищив 100 карат, було близько двох десятків [69]. Найбільший алмаз - імені XVI з'їзду КПРС - мав масу 342,5 карат і знайдено 14 січня 1981 року.
Розвідані і затверджені запаси алмазів у Росії кратно перевищують запаси промислових категорій, погашені алмазодобувних підприємствами за весь період існування в Якутії алмазної галузі (з січня 1957 р. і по теперішній час) Реалізація прогнозних ресурсів кратно збільшить родовища розвіданих алмазів. У даний момент існуюча прогнозна оцінка алмазних ресурсів набагато занижує реально існуючі запаси алмазів в земній корі на території Російської Федерації. Так, в Західній Якутії відкрито нову кімберлітові трубка, що обіцяє стати великим джерелом видобутку алмазів. Це вже друге алмазне родовище, виявлене в цьому районі. У 1994 р. була знайдена алмазоносная трубка «Ботуобинская». Велика ймовірність відкриття алмазних трубок у Красноярському краї.
Алмази Іркутської області. Перспективи відкриття алмазоносних районів зберігаються в межах Сибірської платформи. Систематичні геолого-розвідувальні роботи на півночі Іркутської області, у Красноярському краї і Якутії почалися ще в 40-х рр.. ХХ ст. Прогнози вірогідною алмазоносности даної території спиралися в ті роки на її геолого-структурна подібність з найбільшим алмазоносних районі Південної Африки. Незабаром у межах Іркутської області, в терасовий і руслових відкладах приток Нижньої Тунгуски і середньої течії Ангари, були знайдені перші алмази і їх супутники: піроп (магнезіально-залізистий гранат яскраво-червоного кольору), хромдіопсид (смарагдово-зелений магнезіально-залізистий силікат) і пікроільменіт (титановий залізняк). Трохи пізніше кристали алмазів знайшли в річкових відкладеннях Вілюя і Малої Ботуобі [10].
Знахідки вказували на наявність в Східному Сибіру великої алмазоносной провінції. Пізніше було встановлено, що кімберлітової магматизм цього району має кілька геологічних рівнів: верхньопротерозойських (Прісаянье), палеозойський (Якутська алмазоносная провінція), мезозойський (Алданський щит). Найбільш перспективними є кімберлітові алмазоносних об'єкти среднепалеозойского віку. Надії на алмазоносності пов'язують також з мезозойськими лампроітлампрофіровимі комплексами Витима, Алдану і Саян.
У межах Сибірської платформи виділено 6 алмазоносних субпровінцій: Прісаянская, Ангаро-Тунгуська, Байкало-Патомского, Байкітская, Якутська, Алданський. Перші 3 субпровінціі в основному розташовуються в межах Іркутської області. Крім того, сюди вклинюється південне крило багатющої Якутській субпровінціі, де відкрили найбільший у світі кімберлітові трубки «Світ», «Вдала» і «Інтернаціональна». До східної границі області примикає Алданський субпровінція. У цілому геологічна будова території Іркутської області схоже з будовою Якутській алмазоносной субпровінціі.
На жаль, з відкриттям у 50-х рр.. ХХ ст. великих Вилюйской родовищ і швидким розгортанням на їх основі промислового видобутку алмазів центр ваги пошукових робіт перемістився на територію Якутії. Тому в межах Іркутської області пошук промислових родовищ алмазів призупинився, хоча тут є більш сприятливі геологічні умови для їх залягання, ніж в Якутії. Крім того, на південно-заході Іркутської області є інші досить перспективні території, розташовані в зоні зчленування Сибірської платформи з Саяно-Байкальської складчастою областю (Прісаянская субпровінція). Є всі підстави вважати, що в Іркутській області висока ймовірність відкриття великих промислових родовищ алмазів кімберлітового і лампроітового типів. Не виключена ймовірність виявлення джерел алмазів інших типів - еклогітах, ультрабазитів, висококаліевих вулканітів [75].
У межах Іркутської області пошуки алмазів відновилися лише у 1980-х роках, але охоплювали південну частину області (Прісаянье) і велися повільними темпами через недостатнє фінансування. Всього з початку пошуків в Іркутській області знайдено близько 1,5 тис. кристалів алмазів (маса деяких - до 7,5 карата) і безліч мінералів-супутників.
В Іркутській області виявлено 4 потенційно алмазоносних субпровінціі [10, 18]. У їх межах можливе відкриття корінних родовищ кімберлітового і лампроітового типів:
Ангаро-Тунгуська субпровінця. У її межах знаходиться 4 потенційно алмазоносних району: Ніжнетунгусскій, Ілім-Катангскій, Ія-Ангарський і Прибайкальский. У цих районах вивчалися невеликі ділянки басейнів річок Єрема, Апка і Нижня Кочема. Виявлені тут кристали алмазів приурочені до среднепалеозойскому і мезозойський період. Трохи осторонь від Ангаро-Тунгуської субпровінціі, біля кордону Іркутської області, у межиріччі Ангари і Підкам'яної Тунгуски, відкрито Чадобецкое кімберлітові поле, на північний захід від якого виділено Тичанскій потенційно алмазоносних район.
Якутська субпровінція. До її складу входять південна частина Мало-Ботуобинской і Верхнечонскій алмазоносних райони. Тут очікується виявлення корінних джерел алмазів кімберлітового типу среднепалеозойского віку.
Прісаянская субпровінція. У її межах виділено два потенційно алмазоносних району: Чуно-Бірюсінскій і Окино-Кітойскій. Пошуки велися в басейнах річок Оки, ІІ, Уди, Мури, підступи, Чуни і Бірюса. Знайдено понад 500 кристалів алмазів. Основна їх частина приурочена до докембрійських і среднепалеозойскому циклам кімберлітового магнетизму. У межах Окино-Кітойского району, у верхів'ях Оки, виявлені кімберлітові полі.
Байкало-Патомского субпровінція. Вона включає в себе частину Патомского (на кордоні Іркутської області та Якутії) і мамським потенційно алмазоносних райони. Тут можливе відкриття родовищ алмазів кімберлітового і лампроітового типів.
Таким чином, Іркутська область може стати новим перспективним алмазоносних регіоном Росії, який за своїми запасами зможе змагатися не тільки з Архангельської провінцією, але і з Якутській.
2.3.2. Алмази Помор'я.
Архангельська алмазоносная провінція (ААП), перша в Європі алмазоносная провінція корінних родовищ алмазів, розташована на північній околиці європейської частини Росії (Додаток 10). Приурочена до північно-заходу Російської плити (частина Мезенской синеклізи) і Балтійського щита (Терський берег Кольського півострова). Об'єднуючим ознакою переважної більшості магматичних тіл є їх залягання у вигляді трубок вибуху з різко підлеглим розвитком Сіллах і ДАЕК. Відкрито архангельськими геологами на початку 1960-х рр.., Включає родовище алмазів імені Ломоносова і родовище алмазів імені В. Гриба. Об'єднує різноманітні вулканічні прояви, розвинені вздовж узбережжя Білого моря: на Зимовому і Літньому берегах Онезького півострова, Терском березі Кольського півострова [59]. Прояви вулканізму приурочені до Біломорсько рифтогенного системі (Додаток 11), що сформувалася в пізньому протерозої (1000-1300 млн. Л.М.) як вузькі лінійні підняття і прогини північно-західного простягання в стародавньому архейсько-ранньопротерозойські (давня 1650 млн. років) гранітогнейсовом кристалічному фундаменті Російської плити. Прогини - Кандалакшский і Онега-Двінський грабени, Зімнегорскій авлакоген - заповнені потужними (1-4 км) товщами теригенних порід рифею.
У позднедевонскую епоху (360-375 млн. Л.М.) сталася нова активізація: на покритих густим тропічним лісом рівнинах Південно-Східного Беломорья відбувалися численні потужні вулканічні виверження, що утворили вулканічні трубки. Обвуглені фрагменти (друзки) впали в вулканічні жерла дерев збереглися до наших днів і дозволили визначити вік кімберлітових та інших вулканічних трубок, а разом з ним і час позднедевонской інтенсивної тектогенно-магматичної активізації Беломорья. Численні жерла вимерлих вулканів збереглися у вигляді трубок вибуху, які супроводжуються магматичними тілами, які виконують субвертикальних і міжпластові тріщини в осадових породах [12, 16, 57].
Для ААП характерно виключне різноманітність петрографічних типів магматичних проявів: тут майже одночасно (за геологічними мірками) відбувалися впровадження розплавів різного складу, при застиганні яких утворилися вулканічні тіла кімберлітів, покрутив, мелілітов, порід проміжного складу: кімберлітів-покрутив («кімпікрітов») і кімберлітів -мелілітов («кіммелілітов»), а також толеітовие і сублужних базальтів. Навіть близько розташовані вулканічні тіла можуть сильно відрізнятися за мінеральним складом глибинного (мантійних) матеріалу, а за хімічним елементам відмінності обчислюються десятками і навіть сотнями [12]. При детальному вивченні вулканічних порід виявилося, що в кожному з полів Зимового берега вулканіти від високоалмазоносних кімберлітів до неалмазоносних мелілітітов, покрутив і базальтів займають певну частину єдиного ряду, характеризується зменшенням вмісту ультраосновних елементів (Mg, Ni, Cr, Co) і збільшенням змісту «базальтових »(Si, Al, Ca, Na, Fe, Sc). Одночасно зі зменшенням ступеня ультраоосновності у вулканічних породах зменшується і зміст глибинного матеріалу (вкрапленніков олівіну, мантійних ксенолітов і мінералів - супутників алмазу), а вміст продуктів кристалізації розплаву в блізповерхностних умовах (олівін-2, мелилит і нефелін) збільшується.
На Зимовому березі існують 2 контрастні по присутності пікроільменіта групи кімберлітових порід: безильменітових (глиноземний серія: кимберліти - кіммелілітіти - флогопітовий кіммелілітіти - беспіроксеновие олівіновие мелілітіти) і ільменіту-вих (железотітаністая серія: кимберліти - кімпікріти - мелілітовие кімпікріти - мелілітовие покрутив).
Кимберліти глиноземний серії утворюють Золотіцкій кущ, що складається з 10 трубок. Це (з півночі на південь): «Перше травня», «Біла», «Кольцовской», імені Ломоносова, «Поморська», «Піонерська», імені Карпінського 1 і 2, «Архангельська», «Снігуронька», з яких найбільш багаті входять у родовище алмазів імені Ломоносова (Додаток 12), яке в даний час активно розробляється. Решта трубки цієї серії не алмазоносних, що відповідає загальній закономірності. Алмази містяться лише в 8-10% кімберлітових трубок [71].
Алмазоносних кимберліти железотітаністой серії представлені доки однією трубкою родовища алмазів імені В. Гриба, решта кимберліти цієї серії убогоалмазоносни. Найбільш ультраосновних кімберлітові породи утворилися за рахунок дроблення і часткового плавлення розвинених на глибині 100-150 км мантійних дуніт і перидотитів і за складом наближаються до них. Ці породи є й самими алмазоносними.
Розподіл вулканітів різноманітного складу по Зимового березі має закономірний (зональний) характер. У центральній частині розвинені породи железотітаністой, а по періфіріі - глиноземний серії. Аналогічним чином, ймовірно, розподілені за площею району на рівні верхньої мантії 2 типу глибинного субстрату: у центральній частині - збагачений, по периферії - виснажений. Проявлений й інший тип симетрії - лінійний, обумовлений тенденцією зменшення ступеня ультраосновнимі вулканічних прояві в районі з заходу на схід від найбільш магнезіальних кімберлітів Золотіцкого куща через кимберліти железотітаністой серії, кімпікріти, кіммелілітіти до типових базальтам. Аналогічного типу породи розвинені і в інших районах ААП.
У Ненокском районі відкрито більше 20 трубок, складених туффізітамі, туфами, туффітамі фельдшпатоідних олівінових мелілітітов. Рідко зустрічаються породи еффузівно вигляду. За співвідношенням вкрапленніков олівіну і клінопіроксена породи утворюють ряд: беспіроксеновие олівіновие мелілітіти - олівіновие мелілітіти - мелілітіти. З глибинного матеріалу присутні тільки рідкісні зерна високоглиноземисті хромдіопсиди і хромшпінеліди; пікроільменіт і піроп відсутні. Породи району неалмазоносни. Початкові відомості про знахідки алмазів і піроп в трубках вибуху подальшими роботами не підтвердилися [50].
На Терском березі (Кольський півострів) відомо близько 60 трубкоподібних, дайкообразних і штокообразние тіл, складених мелілітітамі, рідко слюдяними кімберліту. Переважають породи еффузівно вигляду, рідше зустрічаються вулканокластіческіе породи (туффізіти, ксенотуфи). Розмір тіл від 10 до 200 м, форма видовжена, сильно видовжена, дуже рідко близька до ізометричний. Породи Терського берега утворюють петрографічний ряд: слюдяні кимберліти - кімпікріти - беспіроксеновие олівіновие мелілітіти - олівіновие мелілітіти - мелілітіти. З глибинного матеріалу в кімберлітах присутні олівін, окремі зерна хромшпінеліди, Піроп, хромдіопсиди і алмазу. У мелілітітах - тільки рідкісні зерна хромшпінеліди і хромдіопсиди. Дві трубки убогоалмазоносни [50].
Геохімічні характеристики порід вельми різноманітні, вони знаходяться у відповідності з петрографічним складом порід, у значній частині подібні у кімберлітів і мелілітітов. У цілому для ААП характерний тісний просторово-тимчасова і генетичний зв'язок кімберлітового (в т.ч. і продуктивного) вулканізму з мелілітовим і навіть базальтовим магматизмом. Наслідок цього - присутність близькорозташованих вулканічних об'єктів з різко відмінними ознаками (в т.ч. і продуктивністю). Споріднені кімберлітах породи - беспіроксеновие олівіновие мелілітіти і беспіроксеновие лужні покрутив - мають пошукове значення: чи можуть бути індикаторами присутності в одному з ними районі генетично з ними пов'язаних алмазоносних кімберлітів [58, 59].
Родовище алмазів імені Ломоносова, перше в світі корінне родовище округлих алмазів і єдине в Європі корінне родовище алмазів. Знаходиться на Зимовому березі, в 90 км на північний схід від Архангельська, в межах Золотіцкого поля кімберлітових трубок Архангельської алмазоносной провінції [50]. У родовище входять 5 кімберлітових трубок з промисловими запасами алмазів: Ломоносова імені трубка вибуху, «Піонерська», Карпінського імені трубки вибуху 1 і 2, «Архангельська» і одна з забалансовими запасами - «Поморська». Приурочене до північно-західній околиці Російської плити в зоні її зчленування з Балтійським щитом і розташоване в межах Котовського виступу Зімнегорского авлакогена. Глибина залягання кристалічного фундаменту близько 1 км (Додаток 12, ріс.9б). Вміщують породи піщано-глинисті слаболітофіцірованние Валдайської серії венду, а перекривають - рихлі четвертинні утворення або теригенно-карбонатні відклади середнього карбону потужністю 30-60 м. Площі трубок під ними варіюють від 6 до 37 га. За цим показником «Піонерська» відноситься до дуже великим, «Поморська» - до середніх, а решта - до великих.
Трубки вивчені на глибині до 1 км. Кімберлітові тіла представлені типовими трубками вибуху. Розвідано свердловинами колонкового буріння, на «Поморською», імені Карпінського 1 і 2 та «Архангельської» пройдені підземні гірничі виробки. Запаси алмазів за промисловими категоріями підраховані до глибини близько 500 м від поверхні, прогнозні ресурси визначені до глибини 1 км. Розвіданих запасів достатньо для роботи великого гірничо-збагачувального підприємства на десятки років. У процесі розвідки видобуто кілька десятків тисяч карат алмазів для їх вивчення та вартісної оцінки.
Кімберлітові породи характеризуються низьким і середнім рівнями алмазоносности при нерівномірному розподілі алмазів як в горизонтальному, так і у вертикальному перетинах. У цілому трубки відносяться до тіл з великими алмазами, вихід ювелірних каменів складає близько 45%. Кількість округлих (крівогранних) алмазів в трубках досягає 70%. Раніше подібні алмази знаходили тільки в розсипах. По морфології переважають кристали додекаедріческого габітусу, в менших кількостях присутні ромбододекаедр та куби. За забарвленням до 90% алмазів безбарвні або зі слабким нацветом, стійко зміст кристалів з жовтою і зеленим забарвленням (до 3%), кількість рожевих і фіолетових каміння досягає 0,2%, інша частина припадає на коричневі і сірі, в одній із трубок зустрінуті чорні алмази. Прозорість кристалів висока або середня, кількість непрозорих не перевищує 3%. Запаси алмазів затверджені ДКЗ 19.6.1987. Постановою Уряду РФ від 20.3.1992 № 180 схвалено створення АТ «Поморалмаз» (надалі ВАТ «Севералмаз») з видобутку, сортування, грануванню алмазів і виготовленню алмазного інструменту з алмазним напиленням на ріжучих кромках. У 1997 р. «Севералмаз» завершило на трубці імені Ломоносова випробування методу свердловини гідровидобутку кімберлітів. На трубці імені Карпінського-1 до 1998 р. закінчено буріння свердловини діаметром 4 м. На трубці «Архангельська» розпочата проходка кар'єра для відкритої розробки. Методи свердловини гідровидобутку і вибурюванням кімберлітів свердловинами надвеликого діаметра визнані недоцільними для промислової відпрацювання родовища [16, 66].
Родовище алмазів імені Володимира Гриба, друге корінне родовище алмазів Архангельської алмазоносной провінції. Розташоване на Зимовому березі, приурочене до однойменної кімберлітової трубці, відкритої 19.2.1996 при пошукових роботах МОАО «Алмазний берег». Родовище розташоване на заході Мезенского району поблизу оз. Вовче, в 115 км на північний схід від Архангельська, в 25 км на північний схід від родовища алмазів імені Ломоносова. До кінця 2005 р. завершено розвідувальні роботи. Площа 16,4 га, макс. глибина розкриття свердловинами 1024 м. Промислові запаси алмазів категорій Cj + Cj затверджені ДКЗ 24.8.2005 до глибини 1010 м від денної поверхні. Прогнозні ресурси оцінені до глибини 1210 м. У плані трубка має ромбовидної-округлу, незначно витягнуту в північно-східному напрямі форму. Характеризується добре вираженим розтрубом і південно-західним схилянням діатремовой частини під кутом 80-85 °. Прориває слаболітіфіцірованние теригенні відклади венду, а перекривається карбонатно-теригенними опадами верхнього і середнього карбону та пухкими четвертинними утвореннями загальною потужністю 66 м. Має класичне для слабо еродованих кімберлітових трубок геологічну будову: чітко виділяються кратерних і жерловая частини. Потужна (до 110 м) кратерних частина складена субгоризонтальних шарами і пачками різноманітних вулканокластіческіх, вулканокластоосадочних і просто осадових порід - від кварцових глинистих пісковиків і брекчий осадових порід до туффітамі і туфів кімберлітів, в нижній частині з малопотужними ін'єкціями кімберлітів.
Жерло трубки виконано породами двох фаз впровадження. Породи першої фази представлені туфо-і ксенотуфобрекчіямі, другий - кімберліту. Верхня частина жерла повністю складена кімберліту, з глибиною частка порід першої фази впровадження в обсязі трубки збільшується. Характерна риса кімберлітів трубки - висока насиченість їх включеннями глибинних порід. Розміри включень від 1-2 до 20 см. Переважають включення еклогітоподобних порід і гранулітів (47%), у значних кількостях присутні піроповие (30%) і ільменитовий (3%) ультрабазитів, різноманітні метасоматізірованние флогопітовий породи і еклогітах (15%). За особливостями речовинного складу кимберліти є аналогом алмазоносних кімберлітів Якутії. Вік кімберлітів з ізотопного датування оцінюється в 372 ± 8 млн. років (пізній девон). Алмази середньої крупності, за формою переважають додекаедроіди і октаедри. Розробку родовища передбачається проводити підземним способом. Основні переваги даного варіанту розробки - повне вилучення запасів алмазів з надр і значно менший негативний вплив розробки на навколишнє середовище [11, 21].
Трубки вибуху Зимового берега, найбільш велика частина Архангельської алмазоносной провінції. У розширеному розумінні геологів територія Зимового берега охоплює західну частину Біломорсько-Кулойского плато від берега Білого моря на заході і північному-заході до меридіана сел. Кепіна і широти Іжмозера. У цих межах розташована більшість трубок вибуху, і лише кілька виявлено в басейнах річок Сояна, Полт і Пінега. До 1998 р. відкриті близько 60 трубок вибуху, мельскіе силли кімберлітів і численні силли і дайки, пов'язані з трубками. У межах Зимового берега виділяється кілька полів трубок вибуху. Перше місце серед них за часом відкриття і промислової значимості займає Золотіцкое поле, 6 трубок якого формують родовище алмазів імені Ломоносова. Всього до нього входить 12 трубок, в т.ч. «Кольцовской» і Шочінскіе з «рифами» ордовикских відкладень. У межах ВЕРХОТИНСЬКОГО поля (9 трубок) у 1996 р. відкрита алмазоносная кімберлітові трубка, ступінь алмазоносности якої виявилася настільки висока, що вона отримала в подальшому статус родовища. Інші трубки в межах поля убогоалмазоносни [50].
Більше 20 трубок і Сілла включає Кепінська полі. Ряд трубок слабоалмазоносни, деякі з них супроводжуються Сілла або представлені серією Сіллах (трубки «Юрасская», 734 та ін.) У межах цього поля знаходиться найбільша за площею трубка 772 - «Суксома», розміри якої під перекривають відкладеннями складають 1100х1980 м (170 га). Меншу площу 685х320 м (12,7 га) має слабоалмазоносная трубка 688 - «Степова». На південь від Золотіцкого поля, на схід і північний схід від Іжмозера виділяється Чідвійское полі з 5 трубок, назване за найбільшою в його межах - 1820х570 м (76 га) - однойменній алмазоносной трубці [66].
Палеороссипное прояв алмазів Зимового берега відкрито в 1978 р. Кулойской геологознімальні партією Юрасской геолого-розвідувальної експедиції. З оголення на струмку Верхній Грубий (ліва притока р.. Падун), складеного відкладами урзугской свити нижнього карбону, Є.М. Верічевим була відібрана проба масою 187 кг. У грудні 1978 р. Тульським відділенням Всесоюзного науково-дослідного геологічного інституту в ній встановлено наявність 2 алмазів кімберлітового типу розміром 0,1 х0, 5 і 0,1 х0, 15 мм - уламків більш великих кристалів. Ця знахідка остаточно підтвердила необхідність комплексних геолого-геофізичних пошуків корінних родовищ алмазів на Зимовому березі. Раніше Кулойской партією були знайдені мінерали-супутники алмазів у сучасних алювіальних відкладеннях і доведена кімберлітові природа пластових тіл на р. Мела. На основі цих пошукових ознак проведено 2 зйомки: аеромагнітних і великомасштабна геологічна, що призвело до відкриття (березень 1980 р.) першою на Зимовому березі алмазоносной кімберлітової трубки «Поморська». У процесі розвідки родовища алмазів імені Ломоносова у відкладеннях урзугской свити як у проміжному колекторі було знайдено ще близько десятка алмазів. У четвертинних відкладеннях поблизу родовища встановлені лише поодинокі знахідки алмазів [50].
Отже, знахідки алмазів приурочені до давніх структурам земної кори. Перші корінні родовища алмазів були виявлені в Індії, а потім і в інших країнах. Проте особливо великі родовища знаходяться на території Австралії, країн Африки, Росії і Канади (Додаток 6, 13). В останні роки пошуки алмазів активно ведуться на території таких країн, як Китай і Венесуела.
Освоєння алмазних родовищ, як і будь-який вид гірськдобування, має не тільки позитивне значення для території, але може призвести і до серйозних екологічних порушень. Багатьох фахівців турбує той факт, що видобуток корисних копалин часто завдає непоправної шкоди навколишньому середовищу. Розробка алмазоносних трубок зазвичай ведеться в кар'єрах, що займають багато квадратні кілометри території. При експлуатації архангельських родовищ площа кар'єрів буде особливо великий, так як породи, що вміщають трубки, дуже пухкі. Є й інша складність: у алмазоносной породі високий вміст глинистого матеріалу, який сильно розбухає при просочуванні водою. Тому в процесі збагачення кімберлітів очищення води від суспензії буде йти дуже повільно. У результаті мулом можуть зарости стоки не тільки в районі р.. Золотіца, але і в прибережній зоні Білого моря, де нерестяться цінні види риб [50].
Для ААП характерно виключне різноманітність петрографічних типів магматичних проявів: тут майже одночасно (за геологічними мірками) відбувалися впровадження розплавів різного складу, при застиганні яких утворилися вулканічні тіла кімберлітів, покрутив, мелілітов, порід проміжного складу: кімберлітів-покрутив («кімпікрітов») і кімберлітів -мелілітов («кіммелілітов»), а також толеітовие і сублужних базальтів. Навіть близько розташовані вулканічні тіла можуть сильно відрізнятися за мінеральним складом глибинного (мантійних) матеріалу, а за хімічним елементам відмінності обчислюються десятками і навіть сотнями [12]. При детальному вивченні вулканічних порід виявилося, що в кожному з полів Зимового берега вулканіти від високоалмазоносних кімберлітів до неалмазоносних мелілітітов, покрутив і базальтів займають певну частину єдиного ряду, характеризується зменшенням вмісту ультраосновних елементів (Mg, Ni, Cr, Co) і збільшенням змісту «базальтових »(Si, Al, Ca, Na, Fe, Sc). Одночасно зі зменшенням ступеня ультраоосновності у вулканічних породах зменшується і зміст глибинного матеріалу (вкрапленніков олівіну, мантійних ксенолітов і мінералів - супутників алмазу), а вміст продуктів кристалізації розплаву в блізповерхностних умовах (олівін-2, мелилит і нефелін) збільшується.
На Зимовому березі існують 2 контрастні по присутності пікроільменіта групи кімберлітових порід: безильменітових (глиноземний серія: кимберліти - кіммелілітіти - флогопітовий кіммелілітіти - беспіроксеновие олівіновие мелілітіти) і ільменіту-вих (железотітаністая серія: кимберліти - кімпікріти - мелілітовие кімпікріти - мелілітовие покрутив).
Кимберліти глиноземний серії утворюють Золотіцкій кущ, що складається з 10 трубок. Це (з півночі на південь): «Перше травня», «Біла», «Кольцовской», імені Ломоносова, «Поморська», «Піонерська», імені Карпінського 1 і 2, «Архангельська», «Снігуронька», з яких найбільш багаті входять у родовище алмазів імені Ломоносова (Додаток 12), яке в даний час активно розробляється. Решта трубки цієї серії не алмазоносних, що відповідає загальній закономірності. Алмази містяться лише в 8-10% кімберлітових трубок [71].
Алмазоносних кимберліти железотітаністой серії представлені доки однією трубкою родовища алмазів імені В. Гриба, решта кимберліти цієї серії убогоалмазоносни. Найбільш ультраосновних кімберлітові породи утворилися за рахунок дроблення і часткового плавлення розвинених на глибині 100-150 км мантійних дуніт і перидотитів і за складом наближаються до них. Ці породи є й самими алмазоносними.
Розподіл вулканітів різноманітного складу по Зимового березі має закономірний (зональний) характер. У центральній частині розвинені породи железотітаністой, а по періфіріі - глиноземний серії. Аналогічним чином, ймовірно, розподілені за площею району на рівні верхньої мантії 2 типу глибинного субстрату: у центральній частині - збагачений, по периферії - виснажений. Проявлений й інший тип симетрії - лінійний, обумовлений тенденцією зменшення ступеня ультраосновнимі вулканічних прояві в районі з заходу на схід від найбільш магнезіальних кімберлітів Золотіцкого куща через кимберліти железотітаністой серії, кімпікріти, кіммелілітіти до типових базальтам. Аналогічного типу породи розвинені і в інших районах ААП.
У Ненокском районі відкрито більше 20 трубок, складених туффізітамі, туфами, туффітамі фельдшпатоідних олівінових мелілітітов. Рідко зустрічаються породи еффузівно вигляду. За співвідношенням вкрапленніков олівіну і клінопіроксена породи утворюють ряд: беспіроксеновие олівіновие мелілітіти - олівіновие мелілітіти - мелілітіти. З глибинного матеріалу присутні тільки рідкісні зерна високоглиноземисті хромдіопсиди і хромшпінеліди; пікроільменіт і піроп відсутні. Породи району неалмазоносни. Початкові відомості про знахідки алмазів і піроп в трубках вибуху подальшими роботами не підтвердилися [50].
На Терском березі (Кольський півострів) відомо близько 60 трубкоподібних, дайкообразних і штокообразние тіл, складених мелілітітамі, рідко слюдяними кімберліту. Переважають породи еффузівно вигляду, рідше зустрічаються вулканокластіческіе породи (туффізіти, ксенотуфи). Розмір тіл від 10 до 200 м, форма видовжена, сильно видовжена, дуже рідко близька до ізометричний. Породи Терського берега утворюють петрографічний ряд: слюдяні кимберліти - кімпікріти - беспіроксеновие олівіновие мелілітіти - олівіновие мелілітіти - мелілітіти. З глибинного матеріалу в кімберлітах присутні олівін, окремі зерна хромшпінеліди, Піроп, хромдіопсиди і алмазу. У мелілітітах - тільки рідкісні зерна хромшпінеліди і хромдіопсиди. Дві трубки убогоалмазоносни [50].
Геохімічні характеристики порід вельми різноманітні, вони знаходяться у відповідності з петрографічним складом порід, у значній частині подібні у кімберлітів і мелілітітов. У цілому для ААП характерний тісний просторово-тимчасова і генетичний зв'язок кімберлітового (в т.ч. і продуктивного) вулканізму з мелілітовим і навіть базальтовим магматизмом. Наслідок цього - присутність близькорозташованих вулканічних об'єктів з різко відмінними ознаками (в т.ч. і продуктивністю). Споріднені кімберлітах породи - беспіроксеновие олівіновие мелілітіти і беспіроксеновие лужні покрутив - мають пошукове значення: чи можуть бути індикаторами присутності в одному з ними районі генетично з ними пов'язаних алмазоносних кімберлітів [58, 59].
Родовище алмазів імені Ломоносова, перше в світі корінне родовище округлих алмазів і єдине в Європі корінне родовище алмазів. Знаходиться на Зимовому березі, в 90 км на північний схід від Архангельська, в межах Золотіцкого поля кімберлітових трубок Архангельської алмазоносной провінції [50]. У родовище входять 5 кімберлітових трубок з промисловими запасами алмазів: Ломоносова імені трубка вибуху, «Піонерська», Карпінського імені трубки вибуху 1 і 2, «Архангельська» і одна з забалансовими запасами - «Поморська». Приурочене до північно-західній околиці Російської плити в зоні її зчленування з Балтійським щитом і розташоване в межах Котовського виступу Зімнегорского авлакогена. Глибина залягання кристалічного фундаменту близько 1 км (Додаток 12, ріс.9б). Вміщують породи піщано-глинисті слаболітофіцірованние Валдайської серії венду, а перекривають - рихлі четвертинні утворення або теригенно-карбонатні відклади середнього карбону потужністю 30-60 м. Площі трубок під ними варіюють від 6 до 37 га. За цим показником «Піонерська» відноситься до дуже великим, «Поморська» - до середніх, а решта - до великих.
Трубки вивчені на глибині до 1 км. Кімберлітові тіла представлені типовими трубками вибуху. Розвідано свердловинами колонкового буріння, на «Поморською», імені Карпінського 1 і 2 та «Архангельської» пройдені підземні гірничі виробки. Запаси алмазів за промисловими категоріями підраховані до глибини близько 500 м від поверхні, прогнозні ресурси визначені до глибини 1 км. Розвіданих запасів достатньо для роботи великого гірничо-збагачувального підприємства на десятки років. У процесі розвідки видобуто кілька десятків тисяч карат алмазів для їх вивчення та вартісної оцінки.
Кімберлітові породи характеризуються низьким і середнім рівнями алмазоносности при нерівномірному розподілі алмазів як в горизонтальному, так і у вертикальному перетинах. У цілому трубки відносяться до тіл з великими алмазами, вихід ювелірних каменів складає близько 45%. Кількість округлих (крівогранних) алмазів в трубках досягає 70%. Раніше подібні алмази знаходили тільки в розсипах. По морфології переважають кристали додекаедріческого габітусу, в менших кількостях присутні ромбододекаедр та куби. За забарвленням до 90% алмазів безбарвні або зі слабким нацветом, стійко зміст кристалів з жовтою і зеленим забарвленням (до 3%), кількість рожевих і фіолетових каміння досягає 0,2%, інша частина припадає на коричневі і сірі, в одній із трубок зустрінуті чорні алмази. Прозорість кристалів висока або середня, кількість непрозорих не перевищує 3%. Запаси алмазів затверджені ДКЗ 19.6.1987. Постановою Уряду РФ від 20.3.1992 № 180 схвалено створення АТ «Поморалмаз» (надалі ВАТ «Севералмаз») з видобутку, сортування, грануванню алмазів і виготовленню алмазного інструменту з алмазним напиленням на ріжучих кромках. У 1997 р. «Севералмаз» завершило на трубці імені Ломоносова випробування методу свердловини гідровидобутку кімберлітів. На трубці імені Карпінського-1 до 1998 р. закінчено буріння свердловини діаметром 4 м. На трубці «Архангельська» розпочата проходка кар'єра для відкритої розробки. Методи свердловини гідровидобутку і вибурюванням кімберлітів свердловинами надвеликого діаметра визнані недоцільними для промислової відпрацювання родовища [16, 66].
Родовище алмазів імені Володимира Гриба, друге корінне родовище алмазів Архангельської алмазоносной провінції. Розташоване на Зимовому березі, приурочене до однойменної кімберлітової трубці, відкритої 19.2.1996 при пошукових роботах МОАО «Алмазний берег». Родовище розташоване на заході Мезенского району поблизу оз. Вовче, в 115 км на північний схід від Архангельська, в 25 км на північний схід від родовища алмазів імені Ломоносова. До кінця 2005 р. завершено розвідувальні роботи. Площа 16,4 га, макс. глибина розкриття свердловинами 1024 м. Промислові запаси алмазів категорій Cj + Cj затверджені ДКЗ 24.8.2005 до глибини 1010 м від денної поверхні. Прогнозні ресурси оцінені до глибини 1210 м. У плані трубка має ромбовидної-округлу, незначно витягнуту в північно-східному напрямі форму. Характеризується добре вираженим розтрубом і південно-західним схилянням діатремовой частини під кутом 80-85 °. Прориває слаболітіфіцірованние теригенні відклади венду, а перекривається карбонатно-теригенними опадами верхнього і середнього карбону та пухкими четвертинними утвореннями загальною потужністю 66 м. Має класичне для слабо еродованих кімберлітових трубок геологічну будову: чітко виділяються кратерних і жерловая частини. Потужна (до 110 м) кратерних частина складена субгоризонтальних шарами і пачками різноманітних вулканокластіческіх, вулканокластоосадочних і просто осадових порід - від кварцових глинистих пісковиків і брекчий осадових порід до туффітамі і туфів кімберлітів, в нижній частині з малопотужними ін'єкціями кімберлітів.
Жерло трубки виконано породами двох фаз впровадження. Породи першої фази представлені туфо-і ксенотуфобрекчіямі, другий - кімберліту. Верхня частина жерла повністю складена кімберліту, з глибиною частка порід першої фази впровадження в обсязі трубки збільшується. Характерна риса кімберлітів трубки - висока насиченість їх включеннями глибинних порід. Розміри включень від 1-2 до 20 см. Переважають включення еклогітоподобних порід і гранулітів (47%), у значних кількостях присутні піроповие (30%) і ільменитовий (3%) ультрабазитів, різноманітні метасоматізірованние флогопітовий породи і еклогітах (15%). За особливостями речовинного складу кимберліти є аналогом алмазоносних кімберлітів Якутії. Вік кімберлітів з ізотопного датування оцінюється в 372 ± 8 млн. років (пізній девон). Алмази середньої крупності, за формою переважають додекаедроіди і октаедри. Розробку родовища передбачається проводити підземним способом. Основні переваги даного варіанту розробки - повне вилучення запасів алмазів з надр і значно менший негативний вплив розробки на навколишнє середовище [11, 21].
Трубки вибуху Зимового берега, найбільш велика частина Архангельської алмазоносной провінції. У розширеному розумінні геологів територія Зимового берега охоплює західну частину Біломорсько-Кулойского плато від берега Білого моря на заході і північному-заході до меридіана сел. Кепіна і широти Іжмозера. У цих межах розташована більшість трубок вибуху, і лише кілька виявлено в басейнах річок Сояна, Полт і Пінега. До 1998 р. відкриті близько 60 трубок вибуху, мельскіе силли кімберлітів і численні силли і дайки, пов'язані з трубками. У межах Зимового берега виділяється кілька полів трубок вибуху. Перше місце серед них за часом відкриття і промислової значимості займає Золотіцкое поле, 6 трубок якого формують родовище алмазів імені Ломоносова. Всього до нього входить 12 трубок, в т.ч. «Кольцовской» і Шочінскіе з «рифами» ордовикских відкладень. У межах ВЕРХОТИНСЬКОГО поля (9 трубок) у 1996 р. відкрита алмазоносная кімберлітові трубка, ступінь алмазоносности якої виявилася настільки висока, що вона отримала в подальшому статус родовища. Інші трубки в межах поля убогоалмазоносни [50].
Більше 20 трубок і Сілла включає Кепінська полі. Ряд трубок слабоалмазоносни, деякі з них супроводжуються Сілла або представлені серією Сіллах (трубки «Юрасская», 734 та ін.) У межах цього поля знаходиться найбільша за площею трубка 772 - «Суксома», розміри якої під перекривають відкладеннями складають 1100х1980 м (170 га). Меншу площу 685х320 м (12,7 га) має слабоалмазоносная трубка 688 - «Степова». На південь від Золотіцкого поля, на схід і північний схід від Іжмозера виділяється Чідвійское полі з 5 трубок, назване за найбільшою в його межах - 1820х570 м (76 га) - однойменній алмазоносной трубці [66].
Палеороссипное прояв алмазів Зимового берега відкрито в 1978 р. Кулойской геологознімальні партією Юрасской геолого-розвідувальної експедиції. З оголення на струмку Верхній Грубий (ліва притока р.. Падун), складеного відкладами урзугской свити нижнього карбону, Є.М. Верічевим була відібрана проба масою 187 кг. У грудні 1978 р. Тульським відділенням Всесоюзного науково-дослідного геологічного інституту в ній встановлено наявність 2 алмазів кімберлітового типу розміром 0,1 х0, 5 і 0,1 х0, 15 мм - уламків більш великих кристалів. Ця знахідка остаточно підтвердила необхідність комплексних геолого-геофізичних пошуків корінних родовищ алмазів на Зимовому березі. Раніше Кулойской партією були знайдені мінерали-супутники алмазів у сучасних алювіальних відкладеннях і доведена кімберлітові природа пластових тіл на р. Мела. На основі цих пошукових ознак проведено 2 зйомки: аеромагнітних і великомасштабна геологічна, що призвело до відкриття (березень 1980 р.) першою на Зимовому березі алмазоносной кімберлітової трубки «Поморська». У процесі розвідки родовища алмазів імені Ломоносова у відкладеннях урзугской свити як у проміжному колекторі було знайдено ще близько десятка алмазів. У четвертинних відкладеннях поблизу родовища встановлені лише поодинокі знахідки алмазів [50].
Отже, знахідки алмазів приурочені до давніх структурам земної кори. Перші корінні родовища алмазів були виявлені в Індії, а потім і в інших країнах. Проте особливо великі родовища знаходяться на території Австралії, країн Африки, Росії і Канади (Додаток 6, 13). В останні роки пошуки алмазів активно ведуться на території таких країн, як Китай і Венесуела.
Освоєння алмазних родовищ, як і будь-який вид гірськдобування, має не тільки позитивне значення для території, але може призвести і до серйозних екологічних порушень. Багатьох фахівців турбує той факт, що видобуток корисних копалин часто завдає непоправної шкоди навколишньому середовищу. Розробка алмазоносних трубок зазвичай ведеться в кар'єрах, що займають багато квадратні кілометри території. При експлуатації архангельських родовищ площа кар'єрів буде особливо великий, так як породи, що вміщають трубки, дуже пухкі. Є й інша складність: у алмазоносной породі високий вміст глинистого матеріалу, який сильно розбухає при просочуванні водою. Тому в процесі збагачення кімберлітів очищення води від суспензії буде йти дуже повільно. У результаті мулом можуть зарости стоки не тільки в районі р.. Золотіца, але і в прибережній зоні Білого моря, де нерестяться цінні види риб [50].
Висновок
Алмази є найважливішим промисловим та ювелірним сировиною. Вони використовуються в різних галузях народного господарства. В останні роки попит на алмазну сировину різко зростає не тільки в нашій країні, але і у всьому світі. Алмази знаходять все більше застосування в складних механізмах, гірничо-видобувної і обробної промисловості, в космічній техніці.
У світі відбувається інтенсивна вироблення відомих родовищ, і ця обставина змушує науковців шукати нові джерела алмазів. На даний момент встановлено, що алмази зустрічаються на Землі у вигляді корінних і розсипних родовищ, але завжди в межах древніх структур. Аналіз основних гіпотез походження алмазів дає підставу вважати, що проблема освіти алмазів в природі залишається не цілком зрозумілою.
У сучасній науці є 2 основні гіпотези земної освіти алмазів: мантійна і немантійная гіпотези. За першою гіпотезі, алмази сформувалися на величезних глибинах при величезних температурах і тиску і були винесені нагору через трубки вибуху. На користь магматичної теорії говорить той факт, що в кристалах алмазів можна зустріти включення інших мінералів, що, у свою чергу, неможливо при утворенні поза високих температур і величезного тиску. За іншою гіпотезою, алмази не могли утворитися при таких температурах і тиску: при підйомі алмаз неминуче перекристаллизованная б або вибухнув. У цьому випадку в якості середовища освіти розглядаються розплавлена і затверділа магма, що виникають газові порожнини, сольові розплави і водні розчини. Як джерело вуглецю - термічна дисоціація вуглецевмісних газів та оборотні хімічні реакції. У ході проведеного дослідження ми з'ясували, що остаточного рішення проблеми походження алмазів поки не існує. Можна знайти різні приклади алмазів, які суперечать усім існуючим гіпотезам. Наприклад, алмаз "Куллінан" був знайдений на глибині 9 м від поверхні землі, що не відповідає мантійної гіпотезі.
Алмаз володіє унікальними фізичними та оптичними властивостями. Завдяки своїм властивостям він знаходить широке застосування в техніці і ювелірній справі.
Алмаз є рідкісним мінералом і розміщений по території суші вельми нерівномірно. Дослідження показують закономірну приуроченість алмазних родовищ древнім структурам. За даними спектрального аналізу можна стверджувати, що перші алмази сформувалися в Африці, а потім і на інших континентах. Основний алмазовмещающей породою є кимберліти, що представляють собою брекчії, упровадилися в холодному вигляді. Однак не завжди кімберлітові трубки містять алмази. І це питання також потребує свого вирішення.
Основні Алмазодобувні країни - це: Ботсвана (19%), Росія (22%), Ангола (4%), ПАР (8%), Намібія, Австралія (20%), Демократична Республіка Конго (17%), а також Канада ( 7%). У рік в середньому видобувається близько 130 млн. кар., Або 650 тонн.
Виснаження ресурсів алмазів у багатьох країнах і закриття старих родовищ призводить до пошуку нових родовищ і дорозвідки існуючих. Це актуально і для Росії, де основна мінерально-сировинна база алмазодобувної промисловості активно експлуатується майже 40 років. Потенціал відчинятися родовищ тут практично вичерпаний, і виникає нагальна необхідність пошуку і розробки нових родовищ. У Росії існують три основних алмазоносних провінції: Уральська, Якутська і це наймолодша і досить перспективна Європейський Північ.
Таким чином, в ході дослідження ми встановили:
На сьогоднішній день не існує єдиної гіпотези походження алмазів.
Природний алмаз за своїми властивостями відрізняється від штучного алмазу та інших мінералів (тобто є унікальним природним утворенням).
Розміщення алмазів в основному відповідає давнім докембрійських структурам.
Основними алмазодобувних країнами є Росія, Австралія, Ботсвана, ДРК. Основними споживачами технічних алмазів є економічно розвинені країни: США, Японія, Німеччина. Основними виробниками діамантів є Ізраїль, Сінгапур і Голландія.
Алмази є найважливішим промисловим та ювелірним сировиною. Вони використовуються в різних галузях народного господарства. В останні роки попит на алмазну сировину різко зростає не тільки в нашій країні, але і у всьому світі. Алмази знаходять все більше застосування в складних механізмах, гірничо-видобувної і обробної промисловості, в космічній техніці.
У світі відбувається інтенсивна вироблення відомих родовищ, і ця обставина змушує науковців шукати нові джерела алмазів. На даний момент встановлено, що алмази зустрічаються на Землі у вигляді корінних і розсипних родовищ, але завжди в межах древніх структур. Аналіз основних гіпотез походження алмазів дає підставу вважати, що проблема освіти алмазів в природі залишається не цілком зрозумілою.
У сучасній науці є 2 основні гіпотези земної освіти алмазів: мантійна і немантійная гіпотези. За першою гіпотезі, алмази сформувалися на величезних глибинах при величезних температурах і тиску і були винесені нагору через трубки вибуху. На користь магматичної теорії говорить той факт, що в кристалах алмазів можна зустріти включення інших мінералів, що, у свою чергу, неможливо при утворенні поза високих температур і величезного тиску. За іншою гіпотезою, алмази не могли утворитися при таких температурах і тиску: при підйомі алмаз неминуче перекристаллизованная б або вибухнув. У цьому випадку в якості середовища освіти розглядаються розплавлена і затверділа магма, що виникають газові порожнини, сольові розплави і водні розчини. Як джерело вуглецю - термічна дисоціація вуглецевмісних газів та оборотні хімічні реакції. У ході проведеного дослідження ми з'ясували, що остаточного рішення проблеми походження алмазів поки не існує. Можна знайти різні приклади алмазів, які суперечать усім існуючим гіпотезам. Наприклад, алмаз "Куллінан" був знайдений на глибині 9 м від поверхні землі, що не відповідає мантійної гіпотезі.
Алмаз володіє унікальними фізичними та оптичними властивостями. Завдяки своїм властивостям він знаходить широке застосування в техніці і ювелірній справі.
Алмаз є рідкісним мінералом і розміщений по території суші вельми нерівномірно. Дослідження показують закономірну приуроченість алмазних родовищ древнім структурам. За даними спектрального аналізу можна стверджувати, що перші алмази сформувалися в Африці, а потім і на інших континентах. Основний алмазовмещающей породою є кимберліти, що представляють собою брекчії, упровадилися в холодному вигляді. Однак не завжди кімберлітові трубки містять алмази. І це питання також потребує свого вирішення.
Основні Алмазодобувні країни - це: Ботсвана (19%), Росія (22%), Ангола (4%), ПАР (8%), Намібія, Австралія (20%), Демократична Республіка Конго (17%), а також Канада ( 7%). У рік в середньому видобувається близько 130 млн. кар., Або 650 тонн.
Виснаження ресурсів алмазів у багатьох країнах і закриття старих родовищ призводить до пошуку нових родовищ і дорозвідки існуючих. Це актуально і для Росії, де основна мінерально-сировинна база алмазодобувної промисловості активно експлуатується майже 40 років. Потенціал відчинятися родовищ тут практично вичерпаний, і виникає нагальна необхідність пошуку і розробки нових родовищ. У Росії існують три основних алмазоносних провінції: Уральська, Якутська і це наймолодша і досить перспективна Європейський Північ.
Таким чином, в ході дослідження ми встановили:
На сьогоднішній день не існує єдиної гіпотези походження алмазів.
Природний алмаз за своїми властивостями відрізняється від штучного алмазу та інших мінералів (тобто є унікальним природним утворенням).
Розміщення алмазів в основному відповідає давнім докембрійських структурам.
Основними алмазодобувних країнами є Росія, Австралія, Ботсвана, ДРК. Основними споживачами технічних алмазів є економічно розвинені країни: США, Японія, Німеччина. Основними виробниками діамантів є Ізраїль, Сінгапур і Голландія.