«Принцы» и «нищие» в царстве минералов - Лев Абрамович Барский

большой современный город и порт; через него идет поток грузов на Колыму, Чукотку, в Якутию. В Магаданском НИИ разрабатываются новые процессы и аппараты для переработки руд золота, вольфрама, олова и других полезных ископаемых, имеющихся на Дальнем Востоке.

Цена чистоты, постоянства и твердости

Есть тонкие властительные связи

Меж контуром и запахом цветка.

Так бриллиант не виден нам, пока

Под гранями не оживет в алмазе.

В. Брюсов

Три ипостаси углерода

Минералы самородного углерода столь различны и непохожи друг на друга, что непосвященному никогда в голову не придет заподозрить их в кровном родстве. Тем не менее алмаз и графит состоят из почти чистого углерода, а уголь — на 90 %. Уголь имеет органическое происхождение, но его роль как твердого полезного ископаемого очень велика, и он обогащается теми же методами, что и другие виды минерального сырья.

Графит состоит из тонких непрозрачных чешуек черного цвета, минерал этот до того мягкий и податливый, что его применяют в качестве смазки и в грифелях карандашей. Алмаз — самый твердый, прозрачный и сверкающий кристалл. Оба эти минерала существуют в природе, не проявляя сколько-нибудь заметной склонности переходить один в другой. Чтобы алмаз перешел в графит, его нужно нагреть до 1500 К без доступа воздуха. Обратный переход требует еще более жестких условий: температура не ниже 1500 К, давление выше 4,5 ГПа (45000 атм), среда — расплавленный металл и присутствие катализаторов. Свыше 200 лет люди пытались синтезировать алмаз из графита. В 1939 г. молодой советский физик (ему не было и 30 лет) О. П. Лейпунский опубликовал вычисленную кривую равновесия и условия перехода графита в алмаз. Но открытие Лейпунского было зарегистрировано только в 1971 г. К этому времени синтетические алмазы были получены в Швеции (1953 г., Э. Лундблад), США (1954 г., Г. Холл) и СССР (1960 г., Л. Ф. Верещагин).

Сравнительно недавно Б. Дерягин и Д. Федосеев показали, что алмаз можно синтезировать, сжигая углеводороды и конденсируя образующийся углерод на холодной поверхности. Это объясняет открытие астрофизиков, которые, изучая аномальное рассеяние света, доказали присутствие алмазов в межзвездной пыли. Оказалось, что алмазы в виде микроскопических кристалликов присутствуют в резине, при производстве которой получают сажу, сжигая углеводороды в плазмотронах. Исследуя кинетику этого процесса, ученые показали, что из плазмотрона вылетают алмазы, которые, сгорая, образуют сажу. Только ничтожная часть их — несколько каратов на автопокрышку — успевает охладиться и попасть в резину. Техногенный парадокс лег в основу изобретения способа напыления алмазного покрытия на металл. Толщина такого покрытия — около десятка атомов углерода, по твердость его — алмаз.

В недрах Земли подходящие условия для синтеза алмазов из углерода имеются в магме, представляющей собой расплав при высоких значениях температуры и давления на глубине свыше 80 км. Магматическая порода прорывается к поверхности Земли по трубкам взрыва. По названию первого алмазного рудника Кимберли в Южной Африке, открытого в 1871 г., трубки были названы кимберлитовыми; это название увековечило имя тогдашнего министра колоний Англии, совсем неповинного в этом величайшем геологическом открытии.

Для ученых-геологов алмаз — не только ценнейшее полезное ископаемое. По словам Н. В. Соболева, он прямой свидетель и участник процессов, происходящих в верхней мантии Земли, а кимберлитовые трубки — это окна в недра. Процессы выветривания разносят алмазы из кимберлитовых трубок по поверхности Земли, образуя россыпные месторождения. До открытия рудника Кимберли алмазы добывали только из россыпей, поскольку жерла трубок в основном засыпаны наслоениями земли и песка. Теперь, зная источник алмазов, геологи ищут эти трубки по направлениям повышения концентрации алмазов в шлихах (так же ищут и коренные месторождения золота, олова, вольфрама и др.). Недавно таким способом была сделана грандиозная находка в пустыне Калахари (Южная Африка). Сказочно богатая трубка с высоким содержанием ювелирных алмазов была открыта под 40-метровым слоем песка.

Твердость и постоянство

Название алмаза происходит от греческого «адамас», что означает непреклонный, несокрушимый, или арабского «ал-мас» — твердейший. В этом качестве алмаз стал выступать всего полвека назад. До того времени твердость алмазов не использовалась в промышленности, и он, как и золото, ценился за блеск и постоянство, как «драгоценность, известная лишь королям», по словам древнеримского ученого Плиния.

Крупные кристаллы алмаза массой более 50 карат (10 грамм) настолько редки в природе, что им присваиваются собственные имена, их биографии богаты кровавыми преступлениями и драматическими событиями. Самый крупный — «Куллинан» весил 3106 карат, он был найден в Южной Африке.

Но первые алмазные копи появились в Индии. В 1983 г. при сооружении оросительного канала на севере страны близ г. Анантпага рабочие нашли статуэтку бога Рамы, украшенную алмазами и другими самоцветами стоимостью более 1 млн рупий. Археологи датировали находку XIV веком. Промышленные разработки алмазных копей относятся к XVIII в., хотя известно, что алмазы находили в Индии более 4 тыс. лет назад.

До XV в. алмаз ценился меньше, чем цветные драгоценные камни. Древние греки и римляне почти не знали алмаза, а на Востоке его ставили ниже рубина, жемчуга, изумруда, сапфира, лазурита и даже хризолита. Необработанный алмаз редко выглядит привлекательным: блеск и дисперсия света проявляются только у идеально гладких кристаллов правильной формы. В древней Индии было известно, что шлифовка усиливает блеск: индийская огранка заключалась в подшлифовке естественных граней. Только когда были открыты способ шлифовки алмазов алмазным порошком и секрет наиболее удачной огранки, появилась возможность раскрыть блеск и красоту этого камня, который стал королем минералов. Его классическая огранка требует нанесения 56, а для крупных — до 76 граней.

К 1980 г. добыто более 1300 млн карат (260 т) алмазов, в том числе 365 млн карат ювелирных. Половина этого количества добыта с 1960 по 1980 г. Большая часть добытых алмазов имеет техническое значение, они незаменимы в современной индустрии. Обработка твердых металлов, точное приборостроение, буровые работы и многие другие отрасли промышленности немыслимы сейчас без применения алмазов. Алмазом массой в 1 карат можно изготовить три тысячи часовых камней, или пробурить скважину двухметровой глубины в самых твердых горных породах, или распилить 10 тыс. кубических сантиметров кварца, или нарезать миллион квадратных метров оконного стекла. Принято считать, что для промышленно развитых стран на каждую 1000 т выплавленной стали должно приходиться не менее 1000 карат алмазов.

Спрос на алмазы с каждым годом возрастает, растет и их добыча. Накануне второй мировой войны было продано 5 млн