Томський державний університет
Геолого-географічний факультет
кафедра мінералогії
РЕФЕРАТ
Тема: Розвиток ювелірного мистецтва (на прикладі алмазу)
Виконав: ст-т 3 курсу ОЗО ГГФ
Якимів М.М.
Перевірив: _______________
Коноваленко С.І.
Томськ 2003
Зміст
стор
Вступ 3
1. Структура кристалів 4
2. Застосування алмазу з давніх часів до наших днів 7
3. Походження алмазу 13
4. Обробка алмазів 18
5. Найбільші, відомі і цінні алмази 27
Висновок 34
Список використовуваної літератури 35
Введення
«Розум людський відкрив багато дивовижного в природі і відкриє ще більше, збільшуючи тим свою владу над нею."
В. І. Ленін «Матеріалізм і емпіріокритицизм»
Кристали зустрічаються нам всюди. Ми ходимо по кристалам, будуємо з кристалів, обробляємо кристали на заводах, вирощуємо їх у лабораторіях, широко застосовуємо в техніці та науці, їмо кристали, лікуємося ними ... Що ж таке кристали?
У землі іноді знаходять камені такої форми, як ніби їх хтось ретельно випилював, шліфував, полірував. Це багатогранники з плоскими гранями і прямими ребрами. Правильні і досконалі форми цих каменів, бездоганна гладкість їх граней вражають нас. Важко повірити, що такі ідеальні багатогранники утворилися самі, без допомоги людини. Ось ці-то каміння з природного симетричної багатогранної формою і називаються кристалами.
Кристали, що залягають в землі, дуже різноманітні. Розміри їх досягають часом людського зросту. Зустрічаються кристали-пелюстки тонше папери і кристали-пласти в кілька метрів завтовшки. У музеї Гірничого Інституту в Санкт-Петербурзі зберігається кристал гірського кришталю заввишки близько метра і вагою більше тонни, який багато років служив тумбою біля воріт одного з будинків у Свердловську.
Багато кристали ідеально чисті й прозорі, як вода. Недарма кажуть: «кристально чистий».
Чеський письменник Карел Чапек у своїх «Записках з Англії» пише: «... Є кристали величезні, як колонада храму, ніжні, як цвіль, гострі, як шипи; чисті, блакитні, зелені, вогняні, чорні; математично точні, досконалі, схожі на конструкції навіжених, примхливих вчених ... Є кристалічні печери, жахливі бульбашки мінеральної маси ... І в людині таїться сила кристалізації ... »
1. Структура кристалів
Розглянемо кристали різних речовин. Як відрізнити їх один від одного? За кольором? По блиску? Ні, це ознаки ненадійні. Наприклад, кристали кварцу можуть бути безбарвними, золотистими, коричневими, чорними, бузковими, ліловими. У музеї в Санкт-Петербурзі зберігається колекція кристалів природного корунду сорока різних кольорів і відтінків: Криваво-червоний рубін, лазуровий-синій або блакитний сапфір, безбарвний лейкосапфір, чорний наждак-все це один і той же мінерал корунд або окис алюмінію.
Придивившись до кристалів уважніше, неважко побачити їх набагато більш характерну особливість: кристали різних речовин відрізняються один від одного своїми формами.
Давно минули ті часи, коли вважали, що кристали - це тільки природні багатогранники, і тому думали, що кристали зустрічаються рідко, вважали їх грою природи. Кристали не треба спеціально шукати. Навпаки, не знайдеш таких металів і майже не зустрінеш таких каменів, які не були б кристалічними. Але в більшості своїй камені і метали - це полікристали, тобто зростки багатьох дрібних кристалічних «зерен», і в цих сростках вже невиразні багатогранні форми окремих монокристалів. Та й не тільки невиразні: цих форм просто немає, і не виростає монокристальні зерно багатогранником тому, що з усіх сторін тіснять його такі ж монокристали. Тому в обрисах зерна вже не залишається слідів багатогранника.
Нерідко утворюється полікристали настільки дрібнозернистий, що ні в лупу, ні в мікроскоп не можна розрізнити в ньому окремі кристали. Як же переконатися в його кристалічному будові? Який же самий характерний, самий основний ознака кристала?
Відповідь говорить: найхарактерніша особливість кристала - це його атомна структура, правильне, симетричне, закономірне розташування атомів.
Кристали побудовані правильно, строго закономірно. І в них теж атоми, іони, молекули не перебувають у спокої, але частки не стикаються один з одним, тому що всі вони розташовані правильним строєм і кожна може коливатися близько певного положення. Ці правильні ряди частинок в просторі, тривимірні грати з атомів, утворюють кристалічну структуру.
Структура усіх кристалічних речовин періодична і закономірна. У всіх кристалах частки шикуються симетричними правильними рядами, плоскими сітками, тривимірними гратами.
У всіх кристалах, у всіх твердих речовинах частинки розташовані правильним чітким строєм, збудовані симетричним, що повторюється візерунком. Поки є цей порядок - існує тверде тіло, кристал. Порушений порядок, розсипався лад частинок - значить, кристал розплавився, перетворився в рідину або випарувався, перейшовши в пару.
Однаковий чи порядок, лад атомів у різних твердих тілах? Звичайно, немає. Природа нескінченно різноманітна і не любить повторень. Строй атомів заліза зовсім не схожий на будівництво атомів в кристалі льоду. У кожному речовині є саме свій, характерний візерунок і порядок розташування атомів. І від того, який цей порядок, залежать властивості речовини. Одні й ті ж атоми одного «сорти», розташовуючись по-різному, утворюють речовини зовсім різних властивостей.
Подивимося, наприклад, на атоми вуглецю. Сажа або кіптява, - м'який чорний порошок, що збирається на дні каструлі або в комині, - це вуглець. Вугілля, деревний або кам'яний, - це теж вуглець. Графіт, м'який стрижень олівця, витримує дуже високі температури, це кристал, складений з атомів вуглецю. Є й інша форма кристалів вуглецю - алмаз, найдорожчий і красивий з дорогоцінних каменів. Алмаз дуже твердий, твердіше всіх каменів на Землі. Їм можна різати, шліфувати і свердлити будь-які тверді камені і метали.
Важко повірити, що алмаз і графіт складені з одних і тих самих атомів вуглецю. Графіт м'який, непрозорий, чорний. Алмаз - твердий, прозорий, іскристий всіма барвами веселки. Графіт вогнетривкий, алмаз легко горить.
Структура кристала визначає властивості речовини і його форму. А правильна багатогранна форма - це наслідок атомної структури. Плоскі грані кристала відповідають плоским сіток кристалічної решітки, гострі прямі ребра - рядах атомів в решітці.
Кожне кристалічна речовина можна відрізнити від іншого за його атомної структурі. В одних кристалах решітки дуже прості, в інших - складні. У різних речовинах різні відстані між частками в решітці. Але всі ці відстані дуже малі, це стомільйонний частки сантиметра (ангстрема).
У всіх кристалічних речовинах атоми, іони, молекули утворюють симетричні ряди, сітки і грати. Правильне повторюване розташування частинок обов'язково для кристалів, воно є їх основною особливістю, що відрізняє їх від некрісталлов. На питання, що ж таке кристали, відповідь така: кристали - це речовини, в яких складові їх частинки розташовані строго періодично, утворюючи геометрично закономірну кристалічну структуру.
Кристалічна структура виявлена не тільки в природних багатогранника каменів, в кристалічних гірських породах і в металах, але і в дуже багатьох інших тілах. Вже на що, здавалося б, глина не схожа на кристали, але і вона складається з найдрібніших кристалічних частинок. Навіть у таких речовинах, як людські кістки, волосся, волокна вовни, шовк, виявлено кристалічну будову.
Величезна більшість твердих речовин на Землі є кристалічними. Тільки кристали - здебільшого не ті прекрасні багатогранники, якими ми милуємося в музеях, а крихітні, часом невидимі оком зернятка. Однак внутрішня будова цих непоказних зерен так само красиво й дивно закономірно, як і будова чудесних великих багатогранників.
2. Застосування алмазу з давніх часів до наших днів
З ранніх часів людської культури люди цінували красу коштовних каменів. Алмаз! Це назва відома кожному. З ним асоціюються уявлення про незрівнянному блиску і неперевершеною твердості. З другим властивістю пов'язана і назва мінералу, що відбувається або від арабського слова «ал-мас» («твердейший») або від грецького «адамас» («нездоланний, незламний»).
Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас і велика валютне значення. Прозорі безбарвні або красиво забарвлені кристали алмазу, придатні для огранювання, є дорогоцінними каменями 1-го класу, так само як сапфір, рубін, смарагд, олександрит, евклаз. Ювеліри поділяють алмази майже на 1000 сортів залежно від прозорості, тони, густоти і рівномірності забарвлення, наявності тріщин, мінеральних включень і деяких інших ознак.
З кінця XIX століття алмази починають застосовуватися на виробництві. В даний час економічний потенціал найбільш розвинених держав значною мірою зв'язується з використанням ними алмазів. Досить нагадати, що за оцінками західних економістів промисловий потенціал США у випадку відмови від імпорту алмазів впаде в 2-3 рази. Застосування алмазного інструменту істотно підвищує чистоту обробки деталей, а продуктивність праці зростає при цьому в середньому на 50%.
Масу алмазів прийнято вимірювати в каратах. Каратом у Стародавній Греції називали насіння ріжкового дерева, які за формою нагадують велику горошину. Після висушування насіння мали порівняно постійну масу - від 150 до 220 мг.
У промисловості використовуються переважно алмази, непридатні для огранювання: непрозорі, з численними включеннями, тріщинами, дрібнозернисті зростки, алмазна крихта і т.п. Єдиної класифікації технічних алмазів не існує, оскільки кожна галузь промисловості пред'являє свої вимоги до їх сортування.
Які ж властивості алмазу визначають його широке використання в різних галузях народного господарства? У першу чергу, звичайно, виняткова твердість, яка, якщо судити за швидкістю стирання, в 50 разів вище, ніж у корунду, і в десятки разів вище, ніж у кращих сплавів, застосовуваних для виготовлення різців. Алмаз застосовується для буріння гірських порід і механічній обробці найрізноманітніших матеріалів.
Буріння свердловин в товщах гірських порід, що складають земну кору, в широких масштабах застосовується при пошуку та розвідки родовищ корисних копалин, а також при експлуатації нафтових і газових покладів. Не обійтися без буріння і при виконанні всіляких вибухових та інженерно-геологічних робіт, що передують зведення великих будівель, гребель і багатьох інших об'єктів.
У технічному відношенні найбільш досконалим є обертальний алмазне буріння, яке здійснюється висвердлюванням свердловин в товщі гірських порід за допомогою бурових коронок, армованих алмазами. Коронки, армовані алмазами, підвищують швидкість буріння в 8-15 разів у порівнянні з бурінням, заснованим на застосуванні твердосплавних чи дробових коронок.
Найкращими алмазами для буріння вважаються тонкозернисті щільні карбонадо, оскільки вони володіють підвищеною твердістю і найменш схильні до розколювання. На другому місці стоять кулясті Балласа і невеликі монокристали алмазу округлої форми. На виготовлення бурових коронок щорічно витрачається близько 0.6 тонни каменів, що становить приблизно 10% загальної кількості видобуваються у світі технічних алмазів.
Застосування алмазних різців і свердел на обробці 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, 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.
Цілком незамінні алмази при виточування опорних рубінових каменів, використовуваних в часових і багатьох інших точних механізмах, а також при виправленні шліфувальних кіл.
Практично всі сучасні галузі промисловості, в першу чергу електротехнічна, радіоелектронна та приладобудівна, у величезних кількостях використовують тонкий дріт, що виготовляється з різних металів. 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 може бути виготовлена лише за допомогою алмазних фільєрів. Філ'єри представляють собою пластинчасті алмази з просвердленими в них найтоншими (від 0.5 до 0.001 мм) отворами.
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. 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. Такі свердла («діамантові жала») дозволяють висвердлювати, наприклад, у склі отвори діаметром 2 мм і довжиною до 850 мм!
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 залишається байдужим.
З 50-х років увагу вчених і конструкторів починають залучати інші фізичні властивості алмазу. Відомо, що, потрапляючи в кристал, швидкі заряджені частинки вибивають електрони з його атомів, тобто іонізують речовину. 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.
Кристали алмазу, що застосовуються в якості лічильників, вкрай рідкісні, тому ціна їх значно вище, ніж у рівних за величиною ювелірних каменів. Деякі кристали алмазу є напівпровідниками p-типу в широкому діапазоні температур і тисків.
Використання алмазів в напівпровідникових і деяких оптичних приладах, а також в лічильниках ядерного випромінювання дуже перспективно, оскільки такі прилади здатні працювати в самих різних умовах, включаючи області низьких і високих температур, сильні електромагнітні та гравітаційні поля, агресивні середовища і т.п. Отже, засновані на алмазах прилади можуть виявитися незамінними при космічних дослідженнях, а також при вивченні глибинної будови нашої планети.
Алмазу з незапам'ятних часів приділялося особливе місце серед представників мінерального царства. Винятковість властивостей алмазу породжувала безліч легенд, в яких поряд з найчистішим вимислом зустрічалися і опису деяких реальних властивостей каменю.
В Індії, де багато століть тому були знайдені перші алмази, накопичувалися і узагальнювались відомості про властивості кристалів алмазу і його родовищах. Однак жерці з релігійних і політичних, а купці з комерційних міркувань перешкоджали поширенню цих відомостей і підміняли їх всякого роду містичними толками і забобонними вигадками.
На думку давніх індусів, алмази утворюються з "п'яти почав природи»: землі, води, неба, повітря і енергії. При цьому алмази, як і люди, поділялися на чотири класи (Варни): «брахманів», «кшатріїв», «вайш'їв» і «шудр». «Брахманами» називалися безбарвні та білі, як градини, кольору «сріблястих хмар і місяця» шестівершінние або октаедричні кристали алмазу, що вважалися вищим ступенем досконалості. Алмази з червонуватим відтінком ставилися до «кшатриям», зеленуваті-к «вайшьям», а сірі-к «шудрам». «Кшатрії» оцінювалися в 3 / 4, «вайш'ї» - в 1 / 2, а «шудри» - в 1 / 4 вартості «брахманів». Геолого-географічний факультет
кафедра мінералогії
РЕФЕРАТ
Тема: Розвиток ювелірного мистецтва (на прикладі алмазу)
Виконав: ст-т 3 курсу ОЗО ГГФ
Якимів М.М.
Перевірив: _______________
Коноваленко С.І.
Томськ 2003
Зміст
стор
Вступ 3
1. Структура кристалів 4
2. Застосування алмазу з давніх часів до наших днів 7
3. Походження алмазу 13
4. Обробка алмазів 18
5. Найбільші, відомі і цінні алмази 27
Висновок 34
Список використовуваної літератури 35
Введення
«Розум людський відкрив багато дивовижного в природі і відкриє ще більше, збільшуючи тим свою владу над нею."
В. І. Ленін «Матеріалізм і емпіріокритицизм»
Кристали зустрічаються нам всюди. Ми ходимо по кристалам, будуємо з кристалів, обробляємо кристали на заводах, вирощуємо їх у лабораторіях, широко застосовуємо в техніці та науці, їмо кристали, лікуємося ними ... Що ж таке кристали?
У землі іноді знаходять камені такої форми, як ніби їх хтось ретельно випилював, шліфував, полірував. Це багатогранники з плоскими гранями і прямими ребрами. Правильні і досконалі форми цих каменів, бездоганна гладкість їх граней вражають нас. Важко повірити, що такі ідеальні багатогранники утворилися самі, без допомоги людини. Ось ці-то каміння з природного симетричної багатогранної формою і називаються кристалами.
Кристали, що залягають в землі, дуже різноманітні. Розміри їх досягають часом людського зросту. Зустрічаються кристали-пелюстки тонше папери і кристали-пласти в кілька метрів завтовшки. У музеї Гірничого Інституту в Санкт-Петербурзі зберігається кристал гірського кришталю заввишки близько метра і вагою більше тонни, який багато років служив тумбою біля воріт одного з будинків у Свердловську.
Багато кристали ідеально чисті й прозорі, як вода. Недарма кажуть: «кристально чистий».
Чеський письменник Карел Чапек у своїх «Записках з Англії» пише: «... Є кристали величезні, як колонада храму, ніжні, як цвіль, гострі, як шипи; чисті, блакитні, зелені, вогняні, чорні; математично точні, досконалі, схожі на конструкції навіжених, примхливих вчених ... Є кристалічні печери, жахливі бульбашки мінеральної маси ... І в людині таїться сила кристалізації ... »
1. Структура кристалів
Розглянемо кристали різних речовин. Як відрізнити їх один від одного? За кольором? По блиску? Ні, це ознаки ненадійні. Наприклад, кристали кварцу можуть бути безбарвними, золотистими, коричневими, чорними, бузковими, ліловими. У музеї в Санкт-Петербурзі зберігається колекція кристалів природного корунду сорока різних кольорів і відтінків: Криваво-червоний рубін, лазуровий-синій або блакитний сапфір, безбарвний лейкосапфір, чорний наждак-все це один і той же мінерал корунд або окис алюмінію.
Придивившись до кристалів уважніше, неважко побачити їх набагато більш характерну особливість: кристали різних речовин відрізняються один від одного своїми формами.
Давно минули ті часи, коли вважали, що кристали - це тільки природні багатогранники, і тому думали, що кристали зустрічаються рідко, вважали їх грою природи. Кристали не треба спеціально шукати. Навпаки, не знайдеш таких металів і майже не зустрінеш таких каменів, які не були б кристалічними. Але в більшості своїй камені і метали - це полікристали, тобто зростки багатьох дрібних кристалічних «зерен», і в цих сростках вже невиразні багатогранні форми окремих монокристалів. Та й не тільки невиразні: цих форм просто немає, і не виростає монокристальні зерно багатогранником тому, що з усіх сторін тіснять його такі ж монокристали. Тому в обрисах зерна вже не залишається слідів багатогранника.
Нерідко утворюється полікристали настільки дрібнозернистий, що ні в лупу, ні в мікроскоп не можна розрізнити в ньому окремі кристали. Як же переконатися в його кристалічному будові? Який же самий характерний, самий основний ознака кристала?
Відповідь говорить: найхарактерніша особливість кристала - це його атомна структура, правильне, симетричне, закономірне розташування атомів.
Кристали побудовані правильно, строго закономірно. І в них теж атоми, іони, молекули не перебувають у спокої, але частки не стикаються один з одним, тому що всі вони розташовані правильним строєм і кожна може коливатися близько певного положення. Ці правильні ряди частинок в просторі, тривимірні грати з атомів, утворюють кристалічну структуру.
Структура усіх кристалічних речовин періодична і закономірна. У всіх кристалах частки шикуються симетричними правильними рядами, плоскими сітками, тривимірними гратами.
У всіх кристалах, у всіх твердих речовинах частинки розташовані правильним чітким строєм, збудовані симетричним, що повторюється візерунком. Поки є цей порядок - існує тверде тіло, кристал. Порушений порядок, розсипався лад частинок - значить, кристал розплавився, перетворився в рідину або випарувався, перейшовши в пару.
Однаковий чи порядок, лад атомів у різних твердих тілах? Звичайно, немає. Природа нескінченно різноманітна і не любить повторень. Строй атомів заліза зовсім не схожий на будівництво атомів в кристалі льоду. У кожному речовині є саме свій, характерний візерунок і порядок розташування атомів. І від того, який цей порядок, залежать властивості речовини. Одні й ті ж атоми одного «сорти», розташовуючись по-різному, утворюють речовини зовсім різних властивостей.
Подивимося, наприклад, на атоми вуглецю. Сажа або кіптява, - м'який чорний порошок, що збирається на дні каструлі або в комині, - це вуглець. Вугілля, деревний або кам'яний, - це теж вуглець. Графіт, м'який стрижень олівця, витримує дуже високі температури, це кристал, складений з атомів вуглецю. Є й інша форма кристалів вуглецю - алмаз, найдорожчий і красивий з дорогоцінних каменів. Алмаз дуже твердий, твердіше всіх каменів на Землі. Їм можна різати, шліфувати і свердлити будь-які тверді камені і метали.
Важко повірити, що алмаз і графіт складені з одних і тих самих атомів вуглецю. Графіт м'який, непрозорий, чорний. Алмаз - твердий, прозорий, іскристий всіма барвами веселки. Графіт вогнетривкий, алмаз легко горить.
Структура кристала визначає властивості речовини і його форму. А правильна багатогранна форма - це наслідок атомної структури. Плоскі грані кристала відповідають плоским сіток кристалічної решітки, гострі прямі ребра - рядах атомів в решітці.
Кожне кристалічна речовина можна відрізнити від іншого за його атомної структурі. В одних кристалах решітки дуже прості, в інших - складні. У різних речовинах різні відстані між частками в решітці. Але всі ці відстані дуже малі, це стомільйонний частки сантиметра (ангстрема).
У всіх кристалічних речовинах атоми, іони, молекули утворюють симетричні ряди, сітки і грати. Правильне повторюване розташування частинок обов'язково для кристалів, воно є їх основною особливістю, що відрізняє їх від некрісталлов. На питання, що ж таке кристали, відповідь така: кристали - це речовини, в яких складові їх частинки розташовані строго періодично, утворюючи геометрично закономірну кристалічну структуру.
Кристалічна структура виявлена не тільки в природних багатогранника каменів, в кристалічних гірських породах і в металах, але і в дуже багатьох інших тілах. Вже на що, здавалося б, глина не схожа на кристали, але і вона складається з найдрібніших кристалічних частинок. Навіть у таких речовинах, як людські кістки, волосся, волокна вовни, шовк, виявлено кристалічну будову.
Величезна більшість твердих речовин на Землі є кристалічними. Тільки кристали - здебільшого не ті прекрасні багатогранники, якими ми милуємося в музеях, а крихітні, часом невидимі оком зернятка. Однак внутрішня будова цих непоказних зерен так само красиво й дивно закономірно, як і будова чудесних великих багатогранників.
2. Застосування алмазу з давніх часів до наших днів
З ранніх часів людської культури люди цінували красу коштовних каменів. Алмаз! Це назва відома кожному. З ним асоціюються уявлення про незрівнянному блиску і неперевершеною твердості. З другим властивістю пов'язана і назва мінералу, що відбувається або від арабського слова «ал-мас» («твердейший») або від грецького «адамас» («нездоланний, незламний»).
Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас і велика валютне значення. Прозорі безбарвні або красиво забарвлені кристали алмазу, придатні для огранювання, є дорогоцінними каменями 1-го класу, так само як сапфір, рубін, смарагд, олександрит, евклаз. Ювеліри поділяють алмази майже на 1000 сортів залежно від прозорості, тони, густоти і рівномірності забарвлення, наявності тріщин, мінеральних включень і деяких інших ознак.
З кінця XIX століття алмази починають застосовуватися на виробництві. В даний час економічний потенціал найбільш розвинених держав значною мірою зв'язується з використанням ними алмазів. Досить нагадати, що за оцінками західних економістів промисловий потенціал США у випадку відмови від імпорту алмазів впаде в 2-3 рази. Застосування алмазного інструменту істотно підвищує чистоту обробки деталей, а продуктивність праці зростає при цьому в середньому на 50%.
Масу алмазів прийнято вимірювати в каратах. Каратом у Стародавній Греції називали насіння ріжкового дерева, які за формою нагадують велику горошину. Після висушування насіння мали порівняно постійну масу - від 150 до 220 мг.
У промисловості використовуються переважно алмази, непридатні для огранювання: непрозорі, з численними включеннями, тріщинами, дрібнозернисті зростки, алмазна крихта і т.п. Єдиної класифікації технічних алмазів не існує, оскільки кожна галузь промисловості пред'являє свої вимоги до їх сортування.
Які ж властивості алмазу визначають його широке використання в різних галузях народного господарства? У першу чергу, звичайно, виняткова твердість, яка, якщо судити за швидкістю стирання, в 50 разів вище, ніж у корунду, і в десятки разів вище, ніж у кращих сплавів, застосовуваних для виготовлення різців. Алмаз застосовується для буріння гірських порід і механічній обробці найрізноманітніших матеріалів.
Буріння свердловин в товщах гірських порід, що складають земну кору, в широких масштабах застосовується при пошуку та розвідки родовищ корисних копалин, а також при експлуатації нафтових і газових покладів. Не обійтися без буріння і при виконанні всіляких вибухових та інженерно-геологічних робіт, що передують зведення великих будівель, гребель і багатьох інших об'єктів.
У технічному відношенні найбільш досконалим є обертальний алмазне буріння, яке здійснюється висвердлюванням свердловин в товщі гірських порід за допомогою бурових коронок, армованих алмазами. Коронки, армовані алмазами, підвищують швидкість буріння в 8-15 разів у порівнянні з бурінням, заснованим на застосуванні твердосплавних чи дробових коронок.
Найкращими алмазами для буріння вважаються тонкозернисті щільні карбонадо, оскільки вони володіють підвищеною твердістю і найменш схильні до розколювання. На другому місці стоять кулясті Балласа і невеликі монокристали алмазу округлої форми. На виготовлення бурових коронок щорічно витрачається близько 0.6 тонни каменів, що становить приблизно 10% загальної кількості видобуваються у світі технічних алмазів.
Застосування алмазних різців і свердел на обробці 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, 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.
Цілком незамінні алмази при виточування опорних рубінових каменів, використовуваних в часових і багатьох інших точних механізмах, а також при виправленні шліфувальних кіл.
Практично всі сучасні галузі промисловості, в першу чергу електротехнічна, радіоелектронна та приладобудівна, у величезних кількостях використовують тонкий дріт, що виготовляється з різних металів. 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 може бути виготовлена лише за допомогою алмазних фільєрів. Філ'єри представляють собою пластинчасті алмази з просвердленими в них найтоншими (від 0.5 до 0.001 мм) отворами.
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. 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. Такі свердла («діамантові жала») дозволяють висвердлювати, наприклад, у склі отвори діаметром 2 мм і довжиною до 850 мм!
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 залишається байдужим.
З 50-х років увагу вчених і конструкторів починають залучати інші фізичні властивості алмазу. Відомо, що, потрапляючи в кристал, швидкі заряджені частинки вибивають електрони з його атомів, тобто іонізують речовину. 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.
Кристали алмазу, що застосовуються в якості лічильників, вкрай рідкісні, тому ціна їх значно вище, ніж у рівних за величиною ювелірних каменів. Деякі кристали алмазу є напівпровідниками p-типу в широкому діапазоні температур і тисків.
Використання алмазів в напівпровідникових і деяких оптичних приладах, а також в лічильниках ядерного випромінювання дуже перспективно, оскільки такі прилади здатні працювати в самих різних умовах, включаючи області низьких і високих температур, сильні електромагнітні та гравітаційні поля, агресивні середовища і т.п. Отже, засновані на алмазах прилади можуть виявитися незамінними при космічних дослідженнях, а також при вивченні глибинної будови нашої планети.
Алмазу з незапам'ятних часів приділялося особливе місце серед представників мінерального царства. Винятковість властивостей алмазу породжувала безліч легенд, в яких поряд з найчистішим вимислом зустрічалися і опису деяких реальних властивостей каменю.
В Індії, де багато століть тому були знайдені перші алмази, накопичувалися і узагальнювались відомості про властивості кристалів алмазу і його родовищах. Однак жерці з релігійних і політичних, а купці з комерційних міркувань перешкоджали поширенню цих відомостей і підміняли їх всякого роду містичними толками і забобонними вигадками.
Багато індійських і, мабуть, арабські легенди про алмаз були повторені на початку нашої ери в роботі давньоримського природознавця Плінія Старшого «Природна історія копалин тіл». Поряд з легендами та забобонами Пліній наводить досить точні характеристики деяких властивостей алмазу. Так, зокрема, він описує використання алмазів при обробці інших твердих матеріалів і зазначає, що сам алмаз може бути оброблена лише іншим алмазом. Протягом наступних століть погляди Плінія вважалися непорушними і переходили з одного трактату в іншій, обростаючи дедалі більшою кількістю фантастичних вигадок.
У середні століття були складені навіть спеціальні книги про походження, магічних і цілющі властивості різних каменів - лапідарії.
Такого ж роду «лікувальні» книги друкувалися і в Росії. Одна з них, опублікована в 1672 році, називалася «Книга, глаголемо« Прохолодний вертоград », обрана від багатьох мудреців про різні врачевскіх речі, до здорового людського пристоячими».
У відомій казці про подорожі Синдбада - мореплавця розповідається про хитромудрий спосіб видобутку алмазів. Десь у далекій країні є надзвичайно глибоку ущелину, дно якого вкрите алмазами. Доступ до скарбів перепиняють незліченні полчища величезних змій. Однак люди знайшли спосіб витягувати дорогоцінні камені і звідси. Для цього з навколишніх гір вони скидали в ущелину великі шматки м'яса. Алмази прилипали до м'яса, і величезні орли несли його в свої гнізда. Сміливі шукачі добиралися до орлиних гнізд і збирали блискучі кристали.
Випадково чи ні, але в цій казці є два моменти, які пов'язуються з практичними даними. Одним з них є здатність алмазу прилипати до жирів, а другий - «посередницька» роль птахів при видобутку алмазів. Будь-які достовірні відомості про це в давньоіндійських джерелах відсутні, але ми у своєму розпорядженні численні і цілком достовірними даними, що відносяться до XIX століття. На ранньому періоді історії алмазних розробок в Південній Африці вважалося вигідним розводити домашню птицю. Птахи порпались у відвалах гірських виробок і, побачивши блискучі зерна, проковтували їх.
Зоб кожної зарізаної птиці ретельно оглядали, сподіваючись знайти дорогоцінний кристал. Надії ці іноді виправдовувалися. Так, наприклад, документально засвідчено, що в зобу одного голуба, вбитого на території алмазного рудника, було виявлено 23 алмазу масою 5.5 карата.
Знайшла відображення в легендах і виняткова твердість алмазу. Пліній відзначає «невимовну» твердість каменю, який «так чинить опір ударам на ковадлі, що залізо з обох сторін розлітається і сама ковадло розтріскується». Очевидно, що римський вчений не розрізняв твердості і міцності речовин. Якщо б він перевірив справедливість своєї твердження і, поклавши алмаз на ковадло, вдарив по ньому молотком, то втратив би своєї коштовності, оскільки камінь розлетівся б на шматки.
У китайських легендах, що відносяться до IV століття н. е.., розповідається, що в королівстві Фу-Нан добувають алмази, які можуть різати яшму. За своїм виглядом вони нагадують плавиковий шпат і ростуть подібно сталактитами, на дні моря, на глибині сотень метрів. Плавці пірнають за ними вранці і випливають лише до кінця дня. При ударі по алмазу молотком алмаз залишається неушкодженим, а молоток розколюється. Однак якщо удар завдати баранячим рогом, то алмаз розламається, як лід. Очевидно, що автори цієї легенди безладно змішали властивості декількох мінералів: алмазу, перлів і кальциту.
Легенди про алмаз та інших дорогоцінних каменях включалися до деяких художні твори. Дуже поетичні описи самоцвітів у творах А. І. Купріна. Про алмазі йдеться, що він «цар всіх каменів-камінь Шамір. Греки називають його адамас, що таке-нездоланний. Він залишається неушкодженим у найсильнішому вогні. Це світло сонця, згусле в землі і охолоджений часом. Він грає всіма кольорами, але сам залишається прозорим, точно крапля води. Він сяє в темряві ночі, але навіть днем втрачає своє світло на руці вбивці ».
3. Походження алмазу
Перша примітивна видобуток алмазів проводилася в Індії задовго до початку нашої ери. Багато століть ця країна залишалася єдиним постачальником алмазу на світовий ринок. І лише на початку XVIII століття стало відомо про відкриття алмазних родовищ в Бразилії. Нові родовища виявилися більшими і багатшим, в результаті чого Бразилія випередила Індію з видобутку алмазів. Ця першість вона зберігала, поки в другій половині XIX століття не були відкриті багатющі родовища Південної Африки.
Довгий час алмази добували раби, долею яких був непосильний ручна праця в сирому мороці підземних виробок.
У кінці XIX століття були відкриті корінні родовища алмазів. Їх розробка ведеться зазвичай так. На відстані 300-400 метрів від трубки проводять шахту. Її стовбур з'єднують з трубкою горизонтальним тунелем - головної штольнею. Виїмку кимберлита виробляють камерами висотою 10-12 метрів. Одна головна і кілька допоміжних штолень дозволяють вибирати блок висотою до 200 метрів. Після цього шахту поглиблюють на 200 метрів, і весь цикл робіт повторюється знову.
Вигадки і легенди про шляхи освіти алмазу народжувалися не тільки на початку ери і в середні століття. У 1877 році в журналі «Кругозір» була опублікована замітка наступного змісту: «Про походження алмазу є лише неясні здогади. Він утворився, ймовірно, серед первісних порід, але його знаходять виключно серед наносних каменів і в річковому піску новітнього освіти. Тому немає можливості визначити, яким шляхом утворився алмаз-сухим, мокрим або органічним. Найвідоміший хімік нашого часу Ю. Лібіх припускав, що алмази-продукти гниття. «Це було б дивовижним актом творчості природи, якщо б продуктом смерті і розкладання був як Фенікс яскраво блискучий алмаз. Але все це лише припущення. Природа ще береже свою таємницю, але, звичайно, лише тимчасово ».
Сьогодні ми з повною підставою можемо сказати, що остання фраза стала пророчою. Менш ніж за сто років не тільки розгадали таємницю освіти природних алмазів, а й навчилися виготовляти синтетичні алмази в необмеженій кількості.
Природні алмази в «сирому» вигляді досить непоказні. У більшості випадків вони являють собою порівняно дрібні (1-5 мм у діаметрі) зерна з тьмяною матовою або шорсткою поверхнею, нерідко покриті плівками, корочками і прімазкамі сторонніх речовин (бурих гідроксилів заліза і т. п.). І навіть добре освічені прозорі кристали алмазу з гладкими поверхнями граней не володіють блиском і «грою», настільки типовими для дорогоцінних каменів, і тому зазвичай не привертають уваги неспеціалістів.
Переважна частина алмазів зустрічається у вигляді відокремлених кристалів, по всіх родовищах присутні зростки, утворені декількома маленькими кристалами, а також мікро - і приховано - кристалічні агрегати, складені сотнями тісно зрощених дрібних зерен.
Відокремлені кристали алмазу вражають різноманіттям форм і складністю скульптурних утворень на гранях. Найбільш характерною формою алмазних кристалів є восьмигранник (октаедр). Рідше зустрічаються алмази, що мають форму куба, ромбододекаедр і деякі інші. Перераховані форми обмежені плоскими або плоскоступенчатимі гранями.
Поряд з плоскограннікамі у всіх родовищах присутні, а іноді і переважають кристали з опуклими викривленими гранями. Крівогранние алмази, як правило, мають 12 граней. На відміну від подібних плоскогранних форм, вони називаються додекаедроідамі. У незначній кількості серед крівогранних алмазів зустрічаються октаедроіди і кубоід.
Крім зазначених крайніх типів в будь-якому родовищі незмінно присутні всі перехідні різновиди від плоскогранних до крівогранним кристалам алмазу. Перетворення плоскогранних октаедрів в додекаедроіди починалося з притуплення і поступового округлення вершин і ребер кристалів. У міру розвитку процесу плоскі октаедричні межі поступово заміщалися викривленими поверхнями, центральні зони яких розташовувалися на місці ребер октаедра. Такі поверхні мають вигляд опуклих ромбів з неясно вираженим перегином по короткій осі.
З питання походження крівогранних округлих кристалів алмазу існують дві точки зору. Згідно з однією з них, алмази кристалізувалися у вигляді плоскогранніков, а в подальшому через зменшення тиску частково розчинялися. У кристалів всіх речовин вершини і ребра розчиняються швидше, ніж межі, що призводить до округлення. Багато хто вважає, що крівогранние форми виникають у процесі росту алмазів. Уявлення про походження округлих алмазів у результаті часткового розчинення первинних плоскогранних форм, згідно з книгою Орлова Ю. Л. «Мінералогія алмазу», найбільш обгрунтовані теоретично і підтверджуються експериментальними даними.
Поверхня як плоскогранних, так і крівогранних алмазів рідко буває гладкою і блискучою. Майже завжди вона покрита численними поглибленнями, горбками, штрихуванням, кільцевими і ступінчастими виступами, які розсіюють світло, обумовлюючи тьмяний або скляний блиск більшості природних алмазів у їх природному вигляді.
Колір алмазів змінюється в широких межах і має велике значення при оцінці ювелірних, а іноді й технічних каменів. Найбільш звичайні безбарвні, жовті, бурі, сірі та чорні алмази. Рідше зустрічаються різновиди з зеленуватими, блакитнуватими і рожевими відтінками. Камені чистих яскравих тонів синього, зеленого і червоного кольору вельми рідкісні.
Забарвлення у багатьох кристалів розподілена не рівномірно, а концентрується на окремих ділянках. При нагріванні деяких бурих алмазів вони набувають золотистий відтінок, а блідо-рожеві стають густо-рожевими. Щоправда, через нетривалий час первісна забарвлення відновлюється. Поверхня каменів самих древніх (более1-1.5 млрд. років) родовищ має зелене забарвлення, що зникає при механічній обробці кристалу. Виникнення зеленій «сорочки» на алмазах пов'язано з тривалим впливом на них радіоактивного опромінення. Освіта темно-зеленої оболонки на безбарвному ядрі кристала алмазу під впливом радіації спостерігалося і в лабораторних умовах.
Більшість алмазів представлено кристаликами, розміри яких обчислюються першими міліметрами. Маса кожного з них не перевищує 1 карата. Разом з тим зустрічаються алмази, маса яких досягає кількох сотень, і навіть тисяч карат. Такі камені - велика рідкість, і кожному великому (більше 50 карат) алмазу присвоюється назва.
Уявлення про народження великих каменів і їх частки в загальному обсязі продукції алмазних родовищ дає таблиця 1.
| Рудник | Середня маса великих кристалів, карат | Відношення загальної маси до загальної продукції,% | Кількість великих кристалів на 100000 карат |
| «Кімберлі» | 17.7 | 11.3 | 638 |
| «Де Бірс» | 18.7 | 11.6 | 620 |
| «Дютойтспен» | 20.1 | 17.1 | 846 |
| «Бюлтфонтейн» | 15.0 | 0.9 | 58 |
| «Весселтон» | 15.8 | 2.1 | 135 |
При оцінці алмазів масою більше 1 карата з другої половини XVII і до кінця XIX століття використовувалася правило Таверньє, згідно з яким вартість алмазів обчислювалася як добуток квадрата маси каменю в каратах на прийняту ціну одного карата алмазів даного сорту. При оцінці виставленої на продаж партії алмазів розрахунки проводилися за встановленою для даної партії середній ціні за карат.
Для дуже великих алмазів такий підхід призводив до занадто високими цінами, тому на рубежі XIX і XX ст. Було запропоновано кілька формул, що мали на меті наближення розрахункових цін на алмазну сировину до ринкових. Найбільшого поширення отримала формула:
С = 0.5p (p +2) Ц
де С - загальна вартість алмаза; p - маса кристала в каратах; Ц - ціна за один карат.
Вартість найбільшого в світі алмазу "Куллінан", маса якого до обробки дорівнювала 3106 каратам оцінюється за способом Таверньє в 290 млн. доларів, а за вищенаведеною формулою в 145 млн. доларів. Таким чином, алмаз, маса якого всього 621 грам, дорівнює за вартістю 188 т чистого золота!
4. Обробка алмазів
Алмази з рідкісною і красивою забарвленням цінуються особливо високо. Так, Павло I купив діамант червоно-рожевого кольору масою 10 карат за 100000 рублів. Густо-синій індійський алмаз «Гоппе» масою 44.5 карата є одним з найцінніших діамантів у світі.
Завдяки науково-технічному прогресу в другій половині XX століття стало можливим змінювати забарвлення природних алмазів. Бомбардуванням кристалів алмазу електронами, протонами, нейтронами і наступною термічною обробкою вдається фарбувати їх у жовтий, блакитний, зелений, коричневий і димчастий кольору. Опромінені в атомному реакторі алмази набувають зелений і коричневий кольори, а вміщені в прискорювач елементарних частинок стають синіми або блакитними. Залежно від характеру та інтенсивності опромінення зміна забарвлення може відбуватися тільки в поверхневому шарі або в усьому об'ємі кристала, вона може зникнути через коротке, вона може зникнути через короткий час або зберігатися без змін роками.
Зустрічаються в природі кристали рідко мають форму правильних багатогранників. Зазвичай їх грані розвинені нерівномірно, мають тріщини, штрихи, нарости, нерідкі сторонні включення. Тому в природних кристалах зазвичай немає гри світла і до винаходу способу ограновування і шліфовки алмазів вони не мали тієї ціни, яку придбали згодом. За старих часів найбільш цінувалися прозорі октаедричні кристали алмазу з дзеркально-гладкими гранями. Такими алмазами за переказами була прикрашена мантія Людовика Святого.
Ще в стародавній Індії було відмічено, що при терті одного алмазу про іншу грань їх шліфуються і блиск зростає. Через деякий час в Індії, а пізніше в Італії, Франції і Бельгії стало застосовуватися ограновування алмазів «майданчиком» або «октаедром». Для такої найпростішої ограновування бралися природні восьмигранні кристали або виколювали блоки відповідної форми з алмазних кристалів іншої форми. Ограновування полягала в сточуванні протилежних вершинок октаедра до освіти замість однієї з них нової широкої плоскої межі, званої «майданчиком», а на місці другої - невеликий притуплює грані, відомої під назвою «Калетті».
Надалі люди намагалися обробляти алмаз так, щоб якомога більша кількість променів світла, падаючих на його грані, зазнавало поверхневе і внутрішнє віддзеркалення. Для цього каменя потрібно надавати форму багатогранника з певною взаємної орієнтуванням граней.
Вважається, що першим серед європейців навчився шліфувати алмази Людвіг Беркем. Він зауважив, що при терті одного алмазу про іншу вони поліруються. У 1454 році він огранував свій перший алмаз, який згодом отримав назву «Санси». Після смерті Беркема секрет шліфовки алмазів був втрачений, але незабаром був знайдений знову.
Справжня краса, блиск і феєрична «гра» променів світла у алмазів розкривається і досягається в результаті спеціальної механічної обробки природних прозорих кристалів, які після цього називаються діамантами. Великі діаманти називаються солітерами. Обробка полягає в розколюванні або розпилюванні, подальшої обточуванні та огранюванню кристалів з усіх боків для додання їм особливої форми.
Розколювання алмазів дозволяє при незначних втратах сировини і невеликих затратах праці розділяти кристали на частини для більш ефективного їх використання, зокрема звільнятися від ділянок кристала з дефектами і сторонніми включеннями. Ця операція вимагає великої майстерності, тому що навіть при одному необережному ударі алмаз може бути перетворений на осколки, непридатні для виготовлення діамантів.
Розпилювання необхідно для розділення природних кристалів на частини при переробці їх в діаманти. Воно застосовувалося вже в XVII столітті. У ті часи для розпилювання алмазів використовувалася залізний дріт, шаржований алмазним порошком. Процес розпилювання великих кристалів тривав багато місяців і при цьому витрачалося велика кількість алмазної крихти. Розпилювання алмазу «Регент», що важив 410 карат, тривало близько двох років. Пізніше, мабуть в середині XIX століття, з'явилися алмазні пили, істотно не відрізняються від сучасних. Як говорить Шафрановський І. І. У своїй книзі «Алмази», вони являють собою тонкий (0.1-0.5 мм) швидко обертається металевий диск, на який подається суспензія з дрібного алмазного порошку. У XX столітті з'явилися установки для різання алмазів ультразвуком, для електроерозійної, лазерної і електронної резки кристалів.
Облицювання алмазів - одна із самих природних операцій в технологічному циклі виготовлення діамантів. Від неї значною мірою залежить ступінь використання сировини і якість готових каменів. Мета обточування полягає в тому, щоб надати заготівлі форму майбутнього діаманта, підготувати його до ограновування і вивести все або хоча б частину дефектів.
До початку XX століття алмази обточувалися вручну. Ось як описує цей процес Єпіфанов В. І. у своїй книзі «Технологія обробки алмазів у діаманти»: «... Два алмазу закріплювалися в спеціальних оправках, і обточування проводилася тертям їх один про одного. Протягом багатьох тижнів і місяців людина з великим зусиллям обточував заготовку для майбутнього діаманта. Проте у такий спосіб навіть при високій майстерності і працьовитості працівника забезпечити правильну геометричну форму заготівки було надзвичайно складно ».
На початку XX століття був винайдений верстат для обточування алмазів, в результаті чого різко покращала якість обробки і зросла продуктивність праці. Робочі органи перших верстатів приводилися в обертання за допомогою ножних педалей, а надалі від електродвигуна. У другій половині XX століття істотні зміни зазнає і зовнішній вигляд верстатів.
Ограновування є заключним процесом обробки алмазів з метою додання їм естетичної форми, досягнення характерного для цього мінералу блиску і «гри світла», а також для усунення тріщин, виколовши та інших поверхневих або блізповерхностних дефектів. Шліфування полягає в доданні поверхні заготівки закономірно розташованих граней певної форми, полірування забезпечує отримання дзеркально-гладкої поверхні на отриманих при шліфовці гранях. Ограновування по праву вважається самим складним і відповідальним процесом при виготовленні діамантів. Для успішного здійснення його крім знань і досвіду потрібно ще художній смак. Ограновування проводиться за допомогою швидко обертається чавунного диска, в поверхню якого втирається алмазний порошок, розведений в реп'яховому або оливковому маслі. При цьому форма отримуваного многогранника в цілому і взаємне розташування граней робиться з таким розрахунком, щоб велика частина подаваного світла проникала всередину, але не проходила наскрізь, а поверталася б назад.
Алмаз не тільки дуже сильно заломлює і відображає світлові промені, але і володіє ще одним дуже важливим оптичним властивістю, що обумовлює виняткову красу цього каменя. Так, якщо для червоного світла показник заломлення складає 2.402, то для фіолетових променів він досягає 2.465. Різниця показників світлопереломлювання фіолетових і червоних променів (дисперсія) у алмазу в 5 разів більше, аніж у гірського кришталю, і в 2 рази перевищує відповідну характеристику кращих стільників стекол. Завдяки високій дисперсії у алмазів сильно виражена властивість розкладання білого кольору на складові його барви веселки. З цієї причини один і той же камінь здається забарвленим в різні кольори залежно від положення джерела світла і спостерігача.
Високі світлозаломлення і дисперсія створюють неповторну «гру» діамантів, що виражається у феєричному поєднанні блиску верхніх граней з яскравими світловими спалахами і безперервними переливами всіх барв веселки усередині каменя при повільному його обертанні.
Ограновування діамантів - складний і вельми трудомісткий процес. Обробка великих каменів триває місяцями, а унікальних - займає кілька років. Одержані в підсумку діаманти складають близько 1 / 2, а іноді лише 1 / 3 первинної маси сирого алмазу. Кінцева вартість каменя при цьому подвоюється або потроюється. Перед огранюванням великих алмазів виконуються спеціальні розрахунки, що мають на меті встановить таку форму майбутнього діаманта, яка забезпечить найкращу «гру» і дозволить максимально зберегти масу початкового кристала. Внаслідок цього діаманти не завжди ізометричні і можуть мати витягнутої і навіть каплевидної формою.
Діаманти розрізняються загальною формою каменя і характером ограновування, що виражаються в мінливості числа, контурів і розташування граней.
За формою в плані серед діамантів прийнято виділяти наступні головні типи: круглі, фантазійні («маркіз», «груша» і «овал»), прямокутні («багет») і прямокутні із зрізаними кутами («смарагд»). Форма круглих і фантазійних діамантів задається при обдиранні (обточуванні), а інші форми досягаються в процесі ограновування.
За характером ограновування діамантів розрізняються три основні види: власне діамантова, ступінчаста і ограновування трояндою. У каменів з діамантовим огранюванням грані різних ярусів розташовуються в шаховому порядку один щодо одного. Обриси граней відповідають ромбу або трикутнику. Майданчик ан верхньому кінці каменю має форму правильного багатокутника. Такий вид ограновування застосовується в основному на діамантах круглої і фантазійної форм. Ступінчасте ограновування відрізняється від діамантової тим, що грані сусідніх ярусів розташовуються одна над іншою, а контури їх відповідають трапеціям або рівнобедреним трикутниках. Майданчик на верхній поверхні каменя має форму багатокутника з гострими або зрізаними кутами. Цей вид ограновування типовий для діамантів прямокутної форми.
Дрібні, а іноді й великі алмази нерідко гранятся у формі «троянди» або «розетки». При цьому типі ограновування камінь має плоска підстава, а верхня частина його опукла і складається з 6, 8, 12, 24 або 32 сходяться в одній вершині граней (рис. 1).
Малюнок 1.
За формою такі діаманти декілька нагадують бутон троянди, чим і пояснюється назва цього типу ограновування. Камені з числом граней 12 і менш називаються «трояндами д'Анвер», а з великим числом граней - «коронованими трояндами». Іноді застосовують ограновування подвійною трояндою, при якій верхня і нижня частини каменя ограновані трояндою. У «розеток» гра світла значно слабкіше, ніж у каменів, що отримали діамантове ограновування, і тому при однаковому розмірі, кольорі і чистоті діаманти, шліфовані «трояндою» складають зазвичай близько 20% вартості алмазів, що отримали діамантове ограновування.
Ограновування «трояндою» з'явилася в середині XVII століття, а в кінці того ж століття почала застосовуватися діамантове ограновування. Остання безперервно удосконалювалася аж до розробки в першій половині XX століття «ідеального» ограновування, а в другій половині нових огранок «Хайлайт-Кат» і «імпаріант».
Діамантова огранювання гранично використовує оптичні властивості алмазу, забезпечує граничну гру світла і блиску, завдяки чому найкращим чином розкривається природна краса мінералу.
Для дефектних і кольорових алмазів в цілях повнішого використання сировини допускаються відступу від геометричних параметрів ідеального ограновування і застосування так званої практичної діамантового огранювання декількох видів. Гра таких діамантів знижується або за рахунок втрат світла, або за рахунок падіння дисперсійного ефекту.
Гра діамантів багато в чому залежить не тільки від геометрії, але і від числа і розмірів граней (фацетов). На великі діаманти наноситься більше граней, чим на дрібні. Звичайні розміри граней - від 0.5 до 3 мм залежно від розмірів каменя. Діаманти масою до 0.03 карата зазвичай мають просту ограновування - 17 фацетов. Для хороших алмазів масою 0.03-0.05 карата застосовується швейцарська ограновування на 33 фацета. Повна ограновування на 57 фацетов застосовується для діамантів масою більше 0.05 карата.
У 60-х роках нашого століття бельгійський гранувальник М. Вестрайх створив нову форму ограновування діамантів на 73 фацета, що отримала назву «Хайлайт-Кат». Це ограновування значно покращує «гру» каменя при невеликому збільшенні витрати сировини і рекомендується для діамантів масою більше 1 карата.
Для великих діамантів застосовується королівське ограновування на 86 фацетов і велична ограновування на 102 фацета.
Любов до своєї справи і глибока віра гранувальників алмазів в наявність ще не розкритої краси каменя спонукають їх до нових пошуків. Як ми можемо дізнатися з книги Єфремова І. А. «Розповіді про незвичайний», інженер Максімо-Ельбі наново розрахував оптику діамантів і розробив новий спосіб ограновування «непарного» діаманта «імпаріант». Назва походить від особливостей ограновування нового типу. Якщо звичайна ограновування будується на симетрії восьмигранника, то при новому способі ограновування майданчик діаманта має вид 9 -, 11 -, 13 - або 15-гранника. Найбільш ефектні 11-гранника.
Непарна ограновування має дві переваги перед звичайною діамантовою. По-перше, кожен світловий промінь, падаючий всередину каменя відбивається і виходить назад через дві похилі грані, а по-друге, що виходять з кристала світлові промені утворюють ширший і прийнятний для ока спектр, завдяки чому такий діамант здається значно красивішим, ніж із звичайною огранюванням.
По блиску «імпаріант» на 25-30% перевершує діаманти з парним числом граней. Підвищений блиск і «гра» візуально покращують колір каменя, і тому жовтий «імпаріант» справляє враження білішого, ніж такий же камінь, оброблений звичайним способом. Проте якщо симетричний діамант можна гранувати ручним способом, то «імпаріант» не можна отримати без спеціального устаткування.
До особливого типу відносяться ступінчасті огранювання діамантів. Параметри ідеальної геометрії для них не розраховані, але встановлені спеціальні умови по забезпеченню максимальної «гри» світла і колірного ефекту каменів. Серед діамантів ступінчастою ограновування розрізняються декілька різновидів: багет, трапецеїдальний багет, «смарагд» і ін Для всіх діамантів цього типу характерна форма по рундіста - прямокутник з гострими або зрізаними кутами. Висота ярусів зменшується по напряму від рундіста до Калетті і від рундіста до майданчика. Ширина майданчика складає 60-70% ширини діаманта.
На початку 60-х років з'явилися повідомлення про створення принципово нової форми ограновування алмазів, що отримала назву «принцеса». Розробка її зайняла 13 років, був виготовлений спеціальний інструмент і змінені способи обробки алмазів на всіх основних операціях - розпилюванні, обточуванні і ограновуванню.
Діаманти «принцеса» мають форму пластинки з правильно чергуються канавками на нижній поверхні. Кожна пластинка має форму квадрата, прямокутника, багатокутника і т. д. Верх пластинки шліфується у вигляді таблітчатой майданчика з невеликою кількістю граней, а них її порізаний серією У-образних канавок, «стінки» яких нахилені під кутом 41 ° до розсіченим площині. Завдяки цьому досягається повне внутрішньо віддзеркалення світла.
Найвищу оцінку отримав діамант «Принцеса», що має форму серця. Зверху у нього вигляд досконало відполірованих двох півкіл, дотичних в одній точці, і дотичних до них, що сходяться під кутом 90 ° (рис. 2).
| Малюнок 2. | |
На нижній поверхні нанесені канавки на відстані 0.9 мм один від одного. При закріпленні в ювелірних виробах діаманти з огранюванням «принцеса» складаються у вигляді різноманітних орнаментів (рис.3).
З одного октаедричні кристали алмазу шляхом розпилювання можна отримати два діаманти круглої форми або чотири діаманти форми «принцеса», причому з набагато меншими втратами сировини. Новий спосіб огранювання дозволяє стандартизувати виробництво каменів будь-якої форми і розмірів, раціонально використовувати алмази-сирці різної форми, а також з успіхом виготовляти діаманти з значної частини «відходів», що мають форму трикутних пластинок, які виходять при обкаливаніі великих кристалів у процесі первинної обробки.
5. Найбільші, відомі і цінні алмази
Найбільш великими, відомими та цінними історичними алмазами, що належать нашій країні, є «Орлів» і «Шах».
Історія першого з цих каменів - алмазу «Орлов» - почалася в Індії. Тут на початку XVII століття в Голконди був знайдений один з найбільших у країні алмазів. Він представляв собою природний осколок великої кристала, маса якого оцінювалася приблизно в 400 карат. У такому вигляді камінь потрапив до онука Акбара, що належить до 10-го покоління Тимура. Цей представник династії Великих Монголів називав себе Джехан-шахом - володарем світу. Він був великим любителем, знавцем і збирачем дорогоцінних каменів і навіть сам іноді займався їх обробкою. За його наказом алмаз був переданий в огранювання. Гранувальник прагнув максимально зберегти масу алмаза і тому в основному лише подшліфовивал природні межі й відколи каменю, чим і викликана зовнішня не зовсім правильна форма діаманта. Незважаючи на старання гранувальника, алмаз в процесі обробки втратив приблизно половину своєї маси і в огранованому вигляді важить 194.8 карата. Згідно з переказами, Джехан-шах не тільки не заплатив майстрові за роботу, але навіть звелів відібрати у нього всі заощадження в якості компенсації за нібито зіпсований камінь. У середині XVII століття престол Джехан-шаха захопив його син, який ув'язнив батька до в'язниці.
У 1665 році новий правитель Ауренг-Зеб, демонструючи свої багатства відомому мандрівникові і знавцю дорогоцінних каменів Ж. Таверньє, дозволив йому зважити і описати найголовніші камені. Серед них був «Орлів». У 1666 році Ауренг-Зеб заволодів іншим великим алмазом, огранованим у формі індійської троянди, який важив 186 карат і був прекрасною парою «Орлову». Існує переказ, що обидва ці каменю в другій половині XVII століття були вставлені в очі індійського ідола в Серінгане, звідки їх на початку XVIII століття викрав французький солдат. Потім алмази потрапили до шаха Надіра і були вставлені в його трон, причому «Орлову» було присвоєно назву «Деріанур» (море світла), а другому каменю - «Коінур» (гора світла). Подальша доля каменів виявилася різною.
«Орлів» після смерті шаха Надіра бал вдруге викрадений і кілька разів переходив з рук в руки, поки не потрапив до Григорія Сафрасу, який в 1767 році поклав діамант в Амстердамський банк. У 1772 році він продав камінь племіннику своєї дружини, придворному ювелірові Івану Лазареву, а той в 1773 році перепродав алмаз графу Орлову за 400000 рублів. Орлов подарував алмаз Катерині II в день її іменин 24 листопада 1773. З цього часу «Деріанур» під назвою «Орлов» прикрашав навершя скіпетра російських царів. Скіпетр, у який вставлено цей діамант, коштував за оцінкою 1865 2399410 рублів сріблом. «Орлів» являє собою прекрасний діамант найчистішої води слабкого синювато-зеленуватого відтінку. Розміри його 22ґ32ґ35 мм, маса 194.8 карата. Камінь з усіх сторін покритий численними трьох-і чотирикутними фацета, дуже гарною і чистою ограновування індійської роботи. Висловлювалися деякими вченими припущення про те, що «Орлів» та «Коінур» є уламками одного великого кристала, помилкові, тому що ці алмази істотно розрізняються по фарбуванню: «Коінур» має сіруватий надцвет з невеликою каламуттю.
Другий наш знаменитий алмаз також має свою цікаву історію. «Шах» є майже не обробленим великим каменем, який представляє собою сильно витягнутий природний кристал-октаедр, що нагадує по загальній конфігурації скошену ромбічну призму. Частина граней збереглася в природному вигляді. На трьох пришліфованою поверхнях видно чудово вигравірувані написи перською мовою. На більш тонкому кінці каменю є виняткова за чистотою виконання колова борозна глибиною близько 0.5 мм. Алмаз відрізняється бездоганною прозорістю (чистотою) і має колір води з жовтувато-бурим відтінком. Маса його 88.7 карата. 30 січня 1829 в ході зіткнень, що спалахнули в Тегерані заворушень, організованих націоналістами, був убитий російський посол А.С. Грибоєдов. Вбивство дипломата великої держави загрожувало серйозними ускладненнями, і тому для вирішення конфлікту в Петербург був направлений син Аббаса-Мірзи принц Хосрев-Мірза. Він передав російському уряду одну з найбільших коштовностей перського двору - алмаз «Шах», який з'явився свого роду викупом за Грибоєдова.
Найбільшим у світі алмазом є «Куллінан», названий так на ім'я одного з власників південноафриканського рудника «Прем'єр». Знайдений в січні 1905 року, камінь важив 3106 карат, сягав розмірів кулака (5ґ6.5ґ10 см) і був лише уламком дуже великого октаедричні кристали. Уряд Трансваалю, колишнього з 1902 року колонією Англії, піднесло цей алмаз англійському королю Едуарду VII на день його народження у 1907 році. Обробка алмазу була довірена краще гранувальника Європи Йозефа Асскеру. Він умів, як кажуть шлифовальщики, «відкрити» камінь. Для цього потрібно було знайти на поверхні алмазу точку, пришліфованою яку можна заглянути всередину і визначити напрямок одного єдиного удару, що дозволяє розчленувати камінь за вже наявними тріщин і звільнитися від сторонніх включень у ньому. У «Куллінане» малися тріщини, т тому з нього не можна було виготовити один гігантський діамант. Кілька місяців вивчав Йозеф Асскер унікальний алмаз, перш ніж зробив на ньому ледве помітну подряпину. Після цього в присутності кількох знаменитих ювелірів, серед урочистої тиші Асскер приставив до подряпині стамеску, вдарив по ній молотком і ... втратив свідомість. Але розрахунок виявився правильним. Прийшовши до тями, Асскер ще кілька разів повторив цю операцію на що виникли від першого удару осколках, отримавши в результаті 2 дуже великих монолітних блоку, 7 середніх і близько сотні дрібних шматочків найчистішої води блакитно-білого кольору. Ще два роки пішло на їх огранювання. У 1912 році, коли все було готове, в Парижі з цього приводу було дано грандіозний банкет.
Один з найкрасивіших діамантів світу «Південна зірка» виготовлений з алмаза, знайденого в 1853 році невільницею-негритянкою в провінції Мінас-Жерайс, в Бразилії. За дорогоцінну знахідку невільниця отримала свободу, проте старателі, у якого вона працювала, алмаз щастя не приніс! Відразу ж після знахідки каменю виник судовий процес з господарем земельної ділянки, на якій алмаз був знайдений. Для оплати судових витрат потрібні були великі гроші, і старателі довелося закласти камінь. Потім, вужеві вигравши процес, але не маючи грошей для викупу каменя в термін, він позбувся алмазу, захворівши з горя, і незабаром помер. У необробленому вигляді цей камінь важив 254 карата і був проданий за 915000 франків. Шліфуванням алмазу займався гранувальник Форзангер, який в 1852 році разом з англійською королевою Вікторією справив переогранки знаменитого «Коінура». Діамант «Південна зірка» важить 125 каратів.
Багату історію має дуже красивий і широко відомий діамант «Санси». Він абсолютно чистий і прозорий, огранований подвійний трояндою, важить 53.5 карата (рис. 4).
Малюнок 4
За переказами це перший відшліфований Беркема алмаз, що належав Карлу Сміливому. Пізніше каменем володів герцог Бургундський, а в 1477 році після битви при Нансі, де герцог був убитий, потрапив до рук солдата. Солдат продав блискучий камінчик пастору за один гульден, а пастор з вигодою для себе перепродав діамант за три гульдена. У середині XVI століття алмазом володів король Португалії Антон, який, маючи потребу в грошах, продав його за 100000 франків одному французові. Останній перепродав діамант барону Санси, на прізвище якого камінь і отримав свою назву. У 1589 році король Генріх III звернувся до Санси з проханням надіслати йому діамант, з тим щоб під заклад його дістати грошей для найму солдатів. Санси послав камінь зі своїм вірним слугою, який став жертвою розбійників. Оскільки діамант не з'являвся у продажу, Санси припустив, що слуга проковтнув його. Труп слуги розшукали і при розтині в шлунку дійсно знайшли зниклий діамант. Згодом алмазом володіли англійський король Яків II, потім французькі королі Людовик XIV і Людовик XV.
Після першої французької революції «Санси» зник і тільки в 1830 році був виставлений на продаж французьким торговцем. Російський промисловець П. М. Демидов купив діамант за 500000 франків. Однак французький уряд порушило з приводу цієї покупки процес, що тривав кілька років, і Демидов зміг отримати алмаз тільки в 1835 році.
Короткі відомості за деякими алмазам і діамантів
| Назва каменю | Маса в каратах | Місце і час знахідки | Примітка |
| «Куллінан» | 3106 | Південна Африка, 1905 | Виготовлено 105 діамантів загальною масою 1063.65 карата |
| «Зірка Сьєрра-Леоне» | 968.9 | Західна Африка | Вартість алмазу близько 12 млн. Доларів |
| «Лесото Браун» | 601.25 | Лесото, 1967 | Виготовлено 17 діамантів, маса більшого 70 карат |
| «Кімберлі» | 503 | Південна Африка, 1900 | |
| «Вікторія» | 469 | Південна Африка, 1884 | Виготовлений діамант масою 185 каратів |
| «Де Бірс» | 428.5 | Південна Африка, 1888 | |
| «Снігова королева» | 426 | Південна Африка, 1954 | Виготовлено 3 діаманта |
| «Регент» | 410 | Індія, 1701 | Виготовлений діамант масою 136.9 карата |
| «Червоний хрест» | 380 | Південна Африка | |
| «Перша троянда» | 353.9 | Південна Африка, 1978 | Продано за 12 млн. Доларів |
| «Вентер» | 511.25 | Південна Африка, 1952 | |
| «Орлів» | 189.62 | Індія, XVII століття | |
| «Коінур» | 186 | Індія, XVI століття | Маса після переогранки 106 карат |
| «Місяць» | 183 | Південна Африка | |
| «Картьє» | 130 | Африка, 1974 | Виготовлений діамант масою 107 каратів |
| «Золотий алмаз» | 133 | Південна Африка, 1913 | Маса після ограновування 127 каратів |
| «Блакитний Таверньє» | 112.25 | Індія |
У Алмазному фонді в Кремлі зібрано понад 1500 каменів, що відрізняються винятковою чистотою та прозорістю, ніжно-блакитними і благородними зеленуватими відтінками. Найкращим і великим присвоєні почесні імена. Таких алмазів в колекції вже понад триста.
Зважаючи на виняткову твердості алмазу навіть ограновування його пов'язана з великими труднощами. Очевидно, що ще важче гравірування ант цьому найбільшому на землі мінералі. Крім Написи, вигравірувані на алмазі «Шах», ізвестн6о лише три приклади різьблення по алмазу. На Паризькій виставці 1857 року в італійському відділі демонструвалася одна така робота Якова Ломбардного. Вона представляла собою алмаз з майстерно вигравіруваним головою чоловіки. Відомий також поясний портрет Нерона, вигравіруваний на алмазі в XVIII столітті Іоанном Констанци. У державному Ермітажі в Санкт-Петербурзі зберігається вирізана на алмазі друк дивовижно тонкої роботи.
Висновок
Отже, за кілька десятиліть XX століття люди дізналися про алмазні родовищах значно більше, ніж за попередні тисячоріччя.
Особливо плідними виявилися останні 20-25 років, коли стали розвиватися кількісне вивчення умов утворення і кількісне прогнозування алмазних родовищ. У результаті до теперішнього часу встановлено основні риси будови і освіти кімберлітових провінцій, найголовніші закономірності просторового розподілу багатих і бідних алмазами кімберлітів, умови виникнення багатих розсипних родовищ. На базі теоретичних досліджень розроблено принципово нові методичні прийоми прогнозування.
Проте всі ці результати слід вважати лише початком новітнього етапу вивчення алмазних родовищ. Не викликає сумнівів, що розвиток сучасної науки незабаром приведе до відкриттів, які ще більше наблизять нас до пізнання таємних таємниць глибинних процесів на нашій планеті і дозволять ще ефективніше вести пошуки родовищ корисних копалин.
Ці та інші важливі в науковому і практичному відношенні проблеми чекають своїх «колумбів»! Рішення їх буде сприяти розвитку народного господарства, зміцненню та підвищенню економічного потенціалу Росії.
Список використаної літератури
1. Єпіфанов В. І., Песин А. Я., Зиков Л. В. Тих