Искусство шлифовки алмазов, известное на Древнем Востоке, возродил в Европе в XY веке фламандский мастер Людвиг Беркен. Среди первых ограненных им алмазов был знаменитый «Санси» (53,5 карата), украшавший шлем Карла Смелого, после гибели которого алмаз был продан всего за 1 гульден. Зато через столетия «Санси» приобрел уральский промышленник П.Н. Демидов уже за 500 тысяч франков.
Из самоцветных камней алмаз труднее всех поддается огранке. Это объясняется его исключительной твердостью. Точного определения твердости пока нет, но известно совершенно точно, что алмаз – самое твердое вещество на Земле.
Слово алмаз происходит от арабского алмас (твердейший) или греческого адамас (непобедимый, несокрушимый).
По скорости истирания алмаз в 1000 раз тверже кремня – главного инструмента каменного века. Однако выдающиеся технические возможности алмаза стали использовать только с середины XIX века. Однако имеются предположения, что алмазным инструментом пользовались древние египтяне.
В Европе алмазное бурение появилось в 1863 году. В то время швейцарский часовщик Георг Лешо предложил высверливать алмазными сверлами каналы (шпуры) в горных породах для закладки взрывчатки с целью отбойки и дробления породы.
Предложение с успехом использовалось при строительстве тоннеля в Альпах.
В России инициатором алмазного бурения в конце XIX века был профессор Петербургского горного института С.Г. Войслав.
Бурение скважин в горных породах – важнейший вид горно-гелогических работ.
Оно применяется как при разведке месторождений, так и при добыче жидких полезных ископаемых (подземных вод, нефти) и газа.
Буровые скважины проходят также для изучения геологического строения и при создании наблюдательных сейсмических и гидрогеологических полигонов.
Особенно трудоемко бурение сверхглубоких скважин (10–15 км) для исследований глубинных зон земной коры. Еще больше алмазов в качестве резцов и сверл применяется в металлообрабатывющей промышленности.
На технические алмазы сейчас приходится основная часть мировой добычи, правда, в последние годы на мировом рынке увеличился спрос на алмазы ювелирных сортов.
Поскольку все алмазы древности были добыты из россыпей, очень долго оставались непонятными условия образования сверкающих камней. Исключительность свойств алмаза также способствовала образованию вокруг него ореола таинственности.
Во восточным верованиям "тот, кто носит алмаз, бывает угодным царям, слова его уважаются, сам он зла не боится, не теряет памяти и всегда бывает весел, но если алмаз истолочь в порошок и принять внутрь, то он, подобно яду, причинит смерть.
Пристальное созерцание бриллианта разгоняет хандру, снимает с глаз мрачную завесу, делает человека проницательнее и настраивает на веселый лад".
Естественно, такие сведения не проливали свет на происхождение алмаза. Наконец, в конце XYIII века ученые доказали углеродную природу алмаза, из чего следовало, что алмаз – «родственник» печной сажи. Это было достижением, но в качестве поискового признака оно не годилось. Поэтому первые коренные месторождения алмазов нашли случайно. Детям, игравшим блестящими камушками, человечество обязано открытием первых алмахных кладовых. Их обнаружили в 1870 году в Южной Африке у местечка Кимберли, откуда все алмазоносные породы всего мира стали называться кимберлитами.
Такими породами заполнены редкие воронкообразные полости в земной коре, называемые также кимберлитовыми трубками, или трубками взрыва. Естественно, что "взрывные работы" такого сорта проводились "без свидетелей", поэтому, в отличие от алмазов, гипотезы об их образовании не являются редкостью.
Согласно первой такой гипотезе, высказанной на основании изучения трубки «Кимберли», алмазы образовались в результате взаимодействия магматического расплава с пластами углей, обломки которых находили среди пород, заполнивших трубку. Затем нашли алмазные трубки, которые не содержали угольных обломков.
Были также найдены трубки, насыщенные углистым материалом, но совершенно лишенные алмазов.
Сейчас, пожалуй, наиболее распространена следующая гипотеза алмазного синтеза в недрах Земли. При высоких температурах и давлениях в глубинах нашей планеты существует силикатный расплав, из которого образуются горные породы.
Несколько сот миллионов лет назад отдельные, достаточно редкие (около 1000 на всю Землю) «капли» (размерами, правда, куда больше дождевых) этого расплава оказались нагреты сильнее других и потому поплыли вверх. Они всплывали в разных местах, но больше всего их собралось в тех районах, которые теперь заняты южной оконечностью Африки и Сибирской платформой.
Почему так произошло, ученые еще не выяснили полностью. Предполагают, что раньше наша планета имела один праматерик Пангею, в котором Африка и Сибирь были соседями. Пангея затем раскололась на Лавразию и Гондвану, а из них образовались современные материки. В результате дрейфа континентов Африка и Сибирь разошлись по поверхности планеты на многие тысячи километров. «Капли» попадали в окружение более холодных слоев магматического расплава, и на их поверхности начинали кристаллизовываться силикатные минералы, в результате «капли» оказывались в оболочке, а учитывая их достаточно солидные размеры, можно сказать, что в камере.
Особенностью химического состава капель было присутсвие так называемых "летучих компонентов" – воды, углекислоты и других газов, поэтому нет ничего удивительного в том, что-таки «запечатывавшиеся» капли могли взрываться. Взрыв "прошивал земную кору, образуя трубку с небольшим расширением вверху, при этом кимберлитовый расплав, насыщенный летучими компонентами, вскипал, подобно шампанскому, в только что открытой бутылке. Происходило резкое охлаждение, и кимберлитовая лава кристаллизовывалась в виде одноименной породы, а летучие продолжали подниматься вверх, поэтому территория в окрестностях кимберлитовых трубок выглядела наподобие современной Долины гейзеров, где в клубах пара бурлят потоки горячей воды.
Внешние проявления этой экзотики сейчас отсутствууют, а вот струи из углекислоты, метана, азота и водорода геологи постоянно встречают в кимберлитовых трубках. Иногда такое дыхание земных недр бывает весьма ощутимым.
Не так давно при бурении скважины на одной из кимберлитовых трубок неожиданно ударил газовый фонтан из метана и водорода и горел ярким факелом несколько дней. Природу газов в кимберлитах удалось установить с помощью изотопного анализа углерода. Оказалось, что углерод из углекислоты и метана – «тяжелый», т. е. имеет изотопный состав углерода такой же, как и в глубине Земли, в мантии. Отсюда ясен источник углерода самих алмазов – они действительно образуются в самом пекле.
Существуют и другие представления, объясняющие происхождение алмазов.
Среди них отсутствует одно – абсолютно верное, которое помогло бы налалить промышленный синтез ювелирных алмазов.
Объяснить, как образуются алмазы в кимберлитах, оказалось значительно труднее, чем освоить их промышленное производство. В начале 50-х годов XX века с этой задачей как будто бы справились, и в 1970 году, например, промышленные предприятия США израсходовали 3,5 тонны искусственных алмазов. Но, несмотря на постоянный рост производства синтетических алмазов, добыча природных алмазов не только не сокращается, но и имеет четкую тенденцию к расширению. Объясняется это тем, что искусственные алмазы обычно весьма низкого качества, поэтому используются только в технических целях. Да и стоимость их достаточно высока.
Мастерство природы при изготовлении алмазных кристаллов осталось непревзойденным, алмазные месторождения не только кладовые алмазов, но и источники сведений о пока еще неясном алмазном систезе в недрах Земли.
Коренные африканские месторождения были первыми и до сих пор остаются наиболее богатыми. Запасы алмазов в развитых и развивающихся странах составляют один миллиард каратов (200 тонн). Половина этого количества находится в месторождениях Республики Заир. А в целом африканский материк дает 98 процентов всей зарубежной добычи.
Кимберлиты Африки не единственные в мире. Аналогичные породы найдены в Северной и Южной Америке, Индии, в России.
Больше всего сведений о химическом составе внутренних зон Земли дает изучение не земных пород, а метеоритов, которые как считают ученые, являются основным строительным материалом Солнечной системы. Еще одним каналом информации о составе земных недр стали включения ультраосновных (бедных кремнекислотой) горных пород в кимберлитах, что само по себе подтверждает метеоритную гипотезу происхождения Земли.
Прежде чем стать кимберлитом, глубинный магматический расплав проходит, точнее проплывает, долгий путь из недр к поверхности. Вместе с алмазами кимберлитовая магма приносит образцы глубинных горных пород, из которых состоит земная мантия. Геологи называют такие образцы кимберлитовыми включениями и оказывают им исключительное внимание, так как эти породы доставлены на поверхность с глубины в несколько сот километров. Изучение химического и минерального состава алмазных спутников-пришельцев из мантии дает очень ценную информацию о глубоких зонах нашей планеты, куда пока удается проникнуть только на страницах научно-фантастических романов.
Большинство ультраосновных включений в кимберлитах состоит из горной породы – перидотита, образованного двумя минералами – оливином и пироксеном.
Этот факт говорит в пользу предположения ученых о том, что земная мантия состоит в основном из перидотита.
Кроме минералов ультраосновных пород в кимберлитах находят более редкие минералы, например, одну из модификаций кварца – коэсит. В то же время другую модификацию кварца – стишовит, образующийся при более высоком давлении, в кимберлитах никогда не обнаруживали.
На основании этих сведений ученые сумели рассчитать максимальную глубину образования алмазоносных пород. Ее указала точка пересечения кривой инверсии коэсит – стишовит и континентальной геотермы, которая представляет собой зависимость температуры от глубины. Получилось, что максимальная глубина образования кимберлитов 300 км, на такой глубине господствует давление 100 килобар.