Група вчених з Німеччини та Канади визначила, як саме алмази, що формуються на колосальної глибині, виявляються в кімберлітових трубках. До недавнього часу ця важлива деталь формування найголовніших дорогоцінних каменів залишалася неясною. Тепер вчені сподіваються, що їхні здобутки відкриття допоможе краще зрозуміти динаміку процесів формування алмазів і, чим чорт не жартує, допоможе в майбутньому шукати нові родовища.
Чистий вуглець зустрічається в природі в кількох основних формах. Найбільш звична всім - графіт. У цьому матеріалі атоми вуглецю організовані в шари. У кожному шарі атоми C розташовуються в вершинах гексагональної (шестикутної) решітки. Шари досить слабо пов'язані між собою.
Треба сказати, що алмаз не є найтвердішою аллотропной модифікацією вуглецю. В даний час цей титул належить спеціально обробленого лонсдейліта. Структура його кристалічної решітки нагадує структуру решітки алмазу, за що даний матеріал навіть отримав ім'я гексагональний алмаз. Як показало комп'ютерне моделювання. оброблений зразок лонсдейліта руйнується при тиску 152 гігапаскаля. Подібні матеріали утворюються при падінні метеоритів.
Серед іншого, саме подібним розташуванням атомів пояснюється надзвичайна твердість алмазу - зразок руйнується при тиску в 97 гігапаскаля.
Треба сказати, що ця модифікація вуглецю здавна приваблювала людей своїми незвичайними оптичними властивостями. Справа в тому, що у алмазу великі показники заломлення і дисперсія. Як наслідок, в разі правильної огранки (тобто коли ми говоримо по суті про діамант) він дуже красиво виблискує, розкладаючи, серед іншого, світло на спектральні складові. Завдяки цій своїй в цілому цікавою, але тривіальної, з точки зору науки, особливості алмази відносяться до коштовних каменів. У наш час алмази масово використовуються в промисловості завдяки своїй твердості.
Як виникають алмази? З точки зору геології, є кілька способів. Так як вчені з Німеччини та Канади, про які йшла мова на початку статті, цікавилися найбільш поширеним - магматическим - способом, то почнемо з найменш вірогідних. Вченим відомо, що алмази утворюються, з одного боку, при колосальному тиску - 50000 атмосфер - і відносно невеликій температурі - 900 -1300 градусів за Цельсієм. На думку дослідників, такі умови можуть виникати, наприклад, при падінні метеоритів. До таких алмазів відносять, наприклад, виявлені в кратері Попігай в Сибіру.
Ще один спосіб, вкрай рідкісний, це перетворення графіту в алмаз. Незважаючи на те, що ці два матеріали - родичі і подібний спосіб отримання алмазів був описаний в «Качині історії» (Скрудж Макдак використовував арахіс, щоб залучити слонів, які своїм тупотом перетворили вугілля в виснаженому родовищі в алмази), в світі існує єдине родовище, алмази в якому з'явилися саме в результаті такого процесу. Це Кумдикульское родовище, і воно знаходиться в Північному Казахстані, в 25 кілометрах на північний захід від міста Кокшетау. Алмази утворилися тут в результаті занурення углеродсодержащих осадових порід в мантію. Такі алмази називаються алмазами метаморфогенні типу (тобто перетворення під дією температури і тиску).
Сюди ж можна віднести так звані карбонадо - чорні алмази, щодо яких серед вчених досі немає консенсусу. Відповідно до одного думку, вони утворилися в результаті падіння метеорита, згідно з іншим - вони з'явилися з органічного вуглецю. На це вказує, зокрема, співвідношення різних ізотопів цього елемента в алмазі.
Кімберліт - не єдиний матеріал, пов'язаний з алмазами. У 70-х роках минулого століття в Австралії було відкрито найбагатше родовище переважно промислових алмазів, пов'язане з лампроітов. Це також вулканічна порода. Примітно, що алмази, знайдені в різних породах, за властивостями майже не відрізняються.
Разом з тим звичайні прозорі алмази формуються, з точки зору геології, досить просто. Спочатку відбувається виверження вулкана. Якщо все склалося вдало (зокрема, попалася правильна магма), то в тому місці, де вона проривалася на поверхню, утворюється конічна кімберлітові трубка. Порода названа так на честь міста Кімберлі в ПАР, де вперше ця порода була виявлена в кінці XIX століття - до цього моменту алмази знаходили в руслах річок (так звані вторинні родовища), куди вони потрапляли в результаті розмиву тих же кімберлітових трубок.
Освіта кимберлитовой трубки може відбуватися тільки в разі підйому магми із значної глибини - приблизно 150 кілометрів, що як мінімум втричі глибше залягання «звичайної» магми для вулканів. Фізичні умови, про які говорилося вище, існують тільки там, де розташовуються КРАТОН - ядра материків. Саме ця особлива магма піднімається з глибин і, вириваючись на свободу, дає алмази.
Кращі друзі дівчат
Треба сказати, що в цій теорії є слабке місце. Як вже говорилося вище, алмази горять. Чистого кисню в мантії, звичайно, немає, проте тривале перебування алмазів в розпеченій товщі все одно повинно призводити до їх знищення. З цього випливає, що та сама особлива магма, про яку говорилося вище, піднімається на поверхню дуже і дуже швидко. Геологи раніше обходили цю деталь стороною (піднімається і піднімається, що поробиш), тому точні причини цього процесу були неясні.
В рамках нової роботи вчені використовували спеціальну плавильну, щоб отримати речовину, що нагадує магму з земних глибин. Зокрема, розплав містив велику кількість карбонатів - солей вугільної кислоти. Вчені припустили, що в процесі свого життя така магма зустрічається з магмою з великою кількістю пироксенов (групою мінералів, часто породоутворюючих, що містять кремній). Через це здатність розплаву розчиняти різного роду речовини - наприклад, вуглекислий газ - знижується в кілька разів.
Щоб перевірити свою гіпотезу, дослідники додали в розплав піроксени і стали чекати. За словами одного з учених, Келлі Рассела, він був шокований, коли буквально за 20 хвилин гаряча речовина перетворилося по суті в піну. З цього учені зробили висновок, що подібні пінні кишені цілком можуть утворюватися на глибині близько 150 кілометрів.
висновок
Що ж відбувається, коли такий кишеню утворюється? На величезній швидкості він починає спливати. При цьому швидкість спливання може досягати 40 кілометрів на годину. При цьому кишеню при спливанні прискорюється. За словами вчених, це може мати істотні наслідки для теорії освіти алмазів. Бути може навіть, це допоможе в пошуку нових родовищ. Як би там не було, але нова робота дозволяє прояснити деталі формування алмазів. А диявол, як відомо, в цих деталях і криється.
Будь ласка, оцініть цю статтю: