Крупные алмазы распиливают, подвергают огранке и шлифовке с получением бриллиантов, при этом теряется более 50% их массы. Назначение огранки -придать камню наибольший блеск и игру цветов. Стоимость бриллиантов достигает очень большой величины ( более 10000 долларов за карат).
Самый крупный алмаз Куллинан (масса 3106 карат, размеры 10X6,5X5 см) голубого цвета был обнаружен в 1905 г. в южноафриканской трубке Премьер; он представлял обломок октаэдрического кристалла. После распиловки из него было получено большое количество мелких бриллиантов и два очень крупных: Звезда Африки (530,2 кар) и Куллинан-2 (317,4 кар). Общая масса бриллиантов, полученных из этого алмаза, составила 1063,65 кар.
Но в 2007 году в Африке был найден самый крупный в истории человечества алмаз ювелирного качества массой около 6000 карат.
Существенное изменение технологии огранки алмазов произошло в связи с внедрением лазерной техники: использование луча лазера для распиловки кристаллов экономично и почти неограниченно расширяет ассортимент форм огранки.
В общей массе алмазного сырья свыше 75% приходится на долю технических алмазов, среди которых различают борт, баллас, карбонадо и конго. Борт -- мелкие неправильные кристаллы, сростки, непригодные для ювелирных целей. Баллас -- шарообразные мелкозернистые агрегаты с более твердой, чем ядро, оболочкой. Карбонадо -- тонкозернистые, пористые агрегаты черного, серого или зеленоватого цветов. Конго -- наиболее низкосортные мелкие алмазы, пригодные лишь в качестве абразивного материала.
Технические алмазы используются для армирования буровых коронок, изготовления режущих инструментов и свёрл, для изготовления метчиков, твердомеров, фильеров, подшипников, износостойких покрытий в точных приборах, кювет и окошек в химическом производстве. Алмазные порошки используются для изготовления шлифовальных кругов, обрезных дисков, шлифовальных паст.
В связи со всё возрастающими требованиями к точности и скорости обработки металлов технические алмазы широко применяются в машиностроении, электронной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.
В последние годы во многих странах налажено промышленное производство синтетических алмазов не уступающих по технологическим показателям. природным техническим алмазам (в США, ЮАР, Ирландии, Швеции, Японии, России). Мелкие кристаллы синтетических алмазов получают при перекристаллизации графита в присутствии железа в качестве катализатора при высоких температурах и давлениях. Мировое производство синтетических алмазов технических сортов сопоставимо с объёмом добычи природных.
Промышленно-генетические типы месторождений алмазов.
I коренные:
1. кимберлитовый (трубки Мир, Юбилейная, Удачная, Нюрбинская - Якутия; Премьер - ЮАР);
2. кимберлит - лампроитовый (трубки им. Карпинского 1 и 2 - Архангельская область);
3. лампроитовый (трубки Аргайл - Австралия, Прейри-Крик-США, Карелия, Полярный Урал);
4. метаморфогенный (Кумбыкальское -Казахстан);
5. импактный - взрывной (Попигайское - Россия).
II Россыпные ( россыпи Намибии, Бразилии, ЮАР, Индии, бассейна р. Конго, бассейна р. Вилюй в Якутии).
Коренные месторождения алмазов.
Коренные месторождения алмазов, связанные с кимберлитовыми трубками взрыва, успешно эксплуатируются на протяжении более 120 лет. На их долю приходится около 80% добычи всех природных алмазов в мире. Кимберлитовые и лампоитовые тела приурочены к разломам активизированных древних платформ. Часто процессы активизации протекают на одной и той же платформе в несколько этапов. Так на Сибирской установлено три этапа: девонский, триасовый и юрско-меловой.
Кимберлитовые трубки - конусообразные, суживающиеся вниз рвущие тела округлой, реже более сложной формы в плане, прослеживаемые на большую глубину (до 2 км и более) среди пород платформенного чехла и кристаллических образований фундамента. Трубообразные тела имеют сечение от нескольких метров до нескольких сот и даже тысяч метров. Так, наиболее крупная трубка в мире Камафука - Камазамбо в Анголе имеет площадь 150 га. При этом поперечные сечения резко сокращаются с глубиной (трубка Мир в Якутии на глубине 600 м уменьшается в 5 раз ). Часто трубки на глубине переходят в дайки. В разрезе в трубках различают кратерную, диатремовую и канальную части.
Алмазоносные кимберлитовые магматические тела сложены богатой летучими калиевой ультраосновной порфировой породой, которая носит название кимберлит. Ксеноморфные минералы, принесенные из мантии (оливин, флогопит, пикроильменит, гранат,хромдиопсид, алмаз) погружены в более тонкозернистую цементирующую массу. Породы обычно изменены постмагматическими процессами и превращены в серпентин -хлорит -карбонатную массу. Собственно кимберлиты слагают только отдельные участки кимберлитовых трубок, а большая часть их образована эксплозивными и эруптивными брекчиями, а также автолитовыми брекчиями ( обломки кимберлитов ранних фаз внедрения). Кимберлитовые трубки являются многофазовыми образованиями, формировавшимися в результате многократного прорыва кимберлитовой магмы. Однофазовые трубки менее алмазоносны , чем многофазовые. Кратерные части трубок выполнены обломочным материалом сносимым с бортов после образования трубок,. Они фиксируются только в слабоэродированных районах.
1. Автолитовая кимберлитовая брекчия.
2. Ксенотуфобрекчия.
3. Туфобрекчия.
4. Туф.
5. Туффит.
6. Массивный кимберлит.
7. Кратерные фации
8. Вмещающие породы вендского возраста.
Рис. 1. Модель алмазоносной кимберлитовой трубки Зимнего Берега
(Архангельская алмазоносная провинция).
Диатремовые части трубок, наибольшие по длине, сложены эксплозивными брекчиями и туфами кимберлитов. А канальные их части образованы массивными кимберлитами. Алмазоносны все части трубок, но максимальная алмазоносность отмечается в диатремовых частях. Алмазы заключены в основном в мелкозернистой кимберлитовой массе.
Кимберлитовые алмазоносные трубки обычно встречаются группами и выделяются как кимберлитовые поля (районы). Кимберлитовые провинции состоят из десятков кимберлитовых полей, содержащих сотни кимберлитовых тел.
Добыча алмазов из кимберлитовых трубок в ЮАР ведется уже более 100 лет. Например, известная трубка Премьер разрабатывается с 1903 года. Здесь было добыто большое количество камней ювелирного качества, в том числе алмазы чернильно-синего цвета и крупнейший алмаз Кулинан.
В Якутской алмазоносной провинции, являющейся основным алмазодобывающим регионом России выделяется 7 алмазоносных районов. В них сосредоточены наиболее крупные разрабатываемые кимберлитовые трубки : Удачная, Интернациональная, Айхал, Юбилейная, Нюрбинская. На давно эксплуатирующихся трубках Мир и Айхал ведётся строительство подземных рудников.
К последней четверти XX в. относится обнаружение новой Архангельской алмазоносной провинции на севере Русской платформы (месторождения имени Ломоносова и Гриба).
Лампроиты - новый источник промышленных алмазов, открытый в конце 70-х годов в Австралии ( месторождение Аргайл). Это - богатая калием и магнием основная или ультраосновная порода вулканического или интрузивного гипабиссального происхождения. Лампроитовые тела по сравнению с кимберлитовыми имеют большие размеры. По своему строению лампроитовые трубки в целом аналогичны кимберлитовым, но, судя по месторождению Аргайл, они быстрее выклиниваются на глубину переходя в дайки. Обычно лампроиты содержат мелкие технические алмазы. Из высокопродуктивной лампроитовой трубки Аргайл, открытой в 1979 году, уже в 1983 году было добыто 6,2 млн карат алмазов.
Существует пять гипотез о происхождении алмазов в кимберлитах и лампроитах:; 1) алмазы кристаллизуются на мантийных глубинах, захвачены расплавом и вынесены магматическими потоками к поверхности; 2) они кристаллизовались в самой кимберлитовой или лампроитовой магме как ее естественные породообразующие минералы; 3) это результат ассимиляции ультраосновной магмой углеродсодержащих пород; 4) алмазы образуются в постмагматическую стадию в связи с пневматолитовыми и даже гидротермальными процессами; 5) формируются из глубинных подкоровых флюидных потоков. Первые две гипотезы поддерживаются многими геологаим.
Другой тип коренных месторождений алмазов связан с импактитами - породами, образовавшимися в результате ударов космических тел о поверхность Земли. В результате сверхвысоких давлений, возникших при ударе, произошел твёрдофазовый переход содержащегося в этих породах графита в алмаз. Алмаз представлен мелкими поликристаллическими агрегатами, нередко с примесью гексагональной модификации алмаза - лонсдеелита. В настоящее время этот тип месторождений не имеет промышленного значения. Примером подобного типа месторождений является Попигайская астроблема.
Новый тип коренных месторождений алмазов, открытый в 60-х годах, приурочен к кристаллическим породам метаморфического комплекса Кокчетавского массива Казахстана. Алмазы установлены в биотитовых гнейсах, биотит-кварцевых, гранат-пироксеновых, пироксен- карбонатных породах. Преобладающий размер алмазов не превышает 100 мкм., поэтому они могут использоваться в качестве абразивного материала. В настоящее время месторождения этого типа не разрабатываются.
Россыпные месторождения.
Месторождения алмазов этой генетической серии представлены разнообразными россыпями, которые сформировались в результате либо выветривания (обломочные месторождения), либо осадконакопления (механические осадки) и представляют собой вторичные концентрации алмазов. Эксплуатация россыпей алмазов технически и экономически более выгодна по сравнению с эксплуатацией коренных месторождений. Она осуществляется в основном открытым способом. Во многих россыпях концентрации алмазов превышают десятки каратов на 1 м3 рыхлой породы.
Элювиальные россыпи
Обломочные месторождения кор выветривания образуются при выветриванли алмазоносных кимберлитовых трубок, алмазоносных песчаников и конгломератов (древние ископаемые россыпи), вскрытых эрозией. Они сложены рыхлыми продуктами химического и физического выветривания алмазоносных пород, в которых повышается концентрация алмазов и облегчаются условия их извлечения.
Наиболее продуктивная кора выветривания возникает в самых верхних горизонтах кимберлитовых трубок во влажном и теплом климате. Она выделяется под названием «желтая земля» и представляет собой глиноподобную массу желтого цвета, состоящую из карбонатов, опала, барита и глинистых минералов. Алмазы в ней находятся в «свободном» состоянии и извлекаются промывкой. Мощность «желтой земли» достигает десятков метров. В арктическом климате элювий кимберлитов сформирован дресвой и мелкой щебенкой, распространяющейся на глубину 3--5 м.
Аллювиальные россыпи являются наиболее распространенными и важными в промышленном отношении среди экзогенных месторождений алмазов. Они приурочены к речным отложениям и в возрастном отношении подразделяются на древние и современные (молодые).
Древние россыпи не эксплуатируются, за исключением докембрийских конгломератов в Индии и ЮАР -- Витватерсранд (в последнем случае алмазы извлекаются попутно при добыче золота). Первичный источник алмазов -денудированные кимберлиты. Древние россыпи являются важным источником алмазов современных элювиально-делювиальных россыпей.
Современные россыпи подразделяют на долинные, террасовые, пойменные и русловые Долинным россыпям свойственна концентрация алмазов в грубозернистых отложениях.
Прибрежно-морские россыпи алмазов образуются на пологих океанических берегах при выносе алмазов реками из глубин континента и разносе вдоль побережья. Наиболее промышленно значимые россыпи этого типа находятся в Намибии и ЮАР. Содержание алмазов в них достигает 100 и более карат на кубометр породы, причем практически все они (90 -95%) ювелирных сортов, Экономическая ценность месторождений такого типа велика, так как разработка их достаточно дёшева.
Рис 2. Распределение мировой добычи алмазов по массе и стоимости в 2004 г.
Мировая добыча алмазов постоянно растёт: в 1970 г. она составила 33,5 млн.карат, в 2000 г. - 136 млн. карат стоимостью в 7,8 млрд. дол., а в 2004 г.- достигла 160 млн.кар. суммарной стоимостью 10,9 млрд дол.; повышается доля более качественных и дорогих алмазов. Большая часть алмазов добывается на Африканском континенте (Рис2).
Россия занимает первое место в мире по запасам и добыче алмазов. В 2008 году в России добыто 36,9 млн. кар. стоимостью 2,2 млрд.дол. Сырьевая база России сосредоточена в 3 алмазоносных провинциях: Республике Саха (Якутия), Архангельская область, Пермский край. На долю коренных месторождений приходится 95 % разведанных запасов.
Литература: [3] с.349-358; [2] с.26-42; [1] с.195-211; [4] с.178-192; [16,23].
Лекция 3.(2 часа). Ювелирные и поделочные камни.
Общие сведения, свойства, классификация, генетические типы месторождений, краткая характеристика камней первого порядка, ресурсы.
К ювелирным и поделочным камням (камнесамоцветное сырье) относятся минералы и горные породы, которые обладают рядом свойств, определяющих эстетическую ценность изготовляемых из них изделий. Наиболее важные из этих свойств: цвет, прозрачность, яркий блеск, высокое лучепреломление и светорассеяние, иризация, опалесценция, химическая устойчивость, большая твердость. У различных драгоценных камней, как правило, наиболее интенсивно проявлен какой-либо один из перечисленных признаков. Например, обычно бесцветный алмаз отличается очень высокой дисперсией, а рубин и сапфир, наоборот, характеризуются низким коэффициентом дисперсии, но великолепно окрашены. Некоторые яркоокрашенные ювелирные камни полупрозрачны (благородный жадеит, хризопраз) или даже непрозрачны (бирюза).