Происхождение алмазов

Первые научно обоснованные предположения о генезисе алмазов были высказаны геологами, изучавшими африканские кимберлитовые трубки, еще во второй половине XIX века. К этому времени относятся высказывания о происхождении алмазов в результате непосредственного воздействия магмы на пласты угля. По мнению ученых, алмазы принесены на поверхность из глубинных очагов перидотитового слоя, находившихся на глубине порядка 150 км.

Существует точка зрения (Т. Бонней и др.), согласно которой алмазы образовались в эклогитовой (грикваитовой) магме на большой глубине и в кимберлиты попали случайно. В качестве довода в пользу отсутствия генетической связи между алмазами и кимберлитами приводятся малоубедительные случаи отдельных находок алмазов в гранат-диопсидовых конкрециях.

В настоящее время большинство исследователей считают алмазы первичной составной частью кимберлитов, но расходятся в мнениях относительно места их образования[2].

По мнению А.В. Вильямса (исследователь алмазоносных месторождений Африки), на какой-то гипотетической неизвестной глубине существовал резервуар расплавленной магмы, которая благодаря изменениям температуры или давления уже начала кристаллизоваться и в некоторых участках этого резервуара превращаться в ультраосновные (перидотитовые, пироксенитовые и эклогитовые) породы. Кристаллизация и затвердевание ультраосновных пород, по его мнению, продолжались длительное время, в течение которого состав первоначальной магмы изменялся, пока она не приобрела состав кимберлитовой магмы. Вместе с другими кристаллами и минералов из первоначальной магмы на большой глубине выкристаллизовался и алмаз.

Как выяснилось, основные факторы, способствовавшие образованию алмазов, – высокое давление и температуры, которые имели место в земных недрах на большой глубине. Эти выводы геологов были использованы исследователями, работающими над проблемой искусственного получения алмазов.

Природные алмазы в «сыром» виде довольно невзрачны. В большинстве случаев они представляют собой сравнительно мелкие (1-5 мм в диаметре) зерна с тусклой матовой или шероховатой поверхностью, нередко покрытые пленками, корочками и примазками посторонних веществ (бурых гидроксилов железа и т. п.). И даже хорошо образованные прозрачные кристаллы алмаза с гладкими поверхностями граней, не обладают блеском и «игрой», столь типичными для драгоценных камней, и поэтому обычно не привлекают внимания неспециалистов[3].

Подавляющая часть алмазов встречается в виде обособленных кристаллов; во всех месторождениях присутствуют сростки, образованные несколькими маленькими кристалликами, а также микро – и скрыто – кристаллические агрегаты, сложенные сотнями тесно сросшихся мельчайших зерен.

Обособленные кристаллы алмаза поражают многообразием форм и сложностью скульптурных образований на гранях. Наиболее характерной формой алмазных кристаллов является восьмигранник (октаэдр). Реже встречаются алмазы, имеющие форму куба, ромбододекаэдра и некоторые другие. Перечисленные формы ограничены плоскими или плоскоступенчатыми гранями.

Наряду с плоскогранниками во всех месторождениях присутствуют, а иногда и преобладают кристаллы с выпуклыми искривленными гранями. Кривогранные алмазы, как правило, имеют 12 граней. В отличие от сходных плоскогранных форм, они называются додекаэдроидами. В незначительном количестве среди кривогранных алмазов встречаются октаэдроиды и кубоиды.

Кроме отмеченных крайних типов в любом месторождении неизменно присутствуют все переходные разновидности от плоскогранных к кривогранным кристаллам алмаза. Превращение плоскогранных октаэдров в додекаэдроиды начиналось с притупления и постепенного округления вершин и ребер кристаллов. По мере развития процесса плоские октаэдрические грани постепенно замещались искривленными поверхностями, центральные зоны которых располагались на месте ребер октаэдра. Такие поверхности имеют вид выпуклых ромбов с неясно выраженным перегибом по короткой оси.

По вопросу происхождения кривогранных округлых кристаллов алмаза существуют две точки зрения.

Согласно одной из них, алмазы кристаллизовались в виде плоскогранников, а в дальнейшем из-за уменьшения давления частично растворялись. У кристаллов всех веществ вершины и ребра растворяются быстрее, чем грани, что приводит к округлению. Многие считают, что кривогранные формы возникают в процессе роста алмазов. Представления о происхождении округлых алмазов в итоге частичного растворения первичных плоскогранных форм наиболее обоснованы теоретически и подтверждаются экспериментальными данными[4].

Поверхность как плоскогранных, так и кривогранных алмазов редко бывает гладкой и блестящей. Почти всегда она покрыта многочисленными углублениями, бугорками, штриховкой, кольцевыми и ступенчатыми выступами, которые рассеивают свет, обусловливая тусклый или стеклянный блеск большинства природных алмазов в их естественном виде.

Цвет алмазов изменяется в широких пределах и имеет большое значение при оценке ювелирных, а иногда и технических камней. Наиболее обычны бесцветные, желтые, бурые, серые и черные алмазы. Реже встречаются разновидности с зеленоватыми, голубоватыми и розоватыми оттенками. Камни чистых ярких тонов синего, зеленого и красного цвета весьма редки.

Окраска у многих кристаллов распределена не равномерно, а концентрируется на отдельных участках. При нагревании некоторых бурых алмазов они приобретают золотистый оттенок, а бледно-розовые становятся густо-розовыми. Правда, через непродолжительное время первоначальная окраска восстанавливается. Поверхность камней самых древних (более1-1.5 млрд. лет) месторождений имеет зеленую окраску, которая исчезает при механической обработке кристалла. Возникновение зеленой «рубашки» на алмазах связано с продолжительным воздействием на них радиоактивного облучения. Образование темно-зеленой оболочки на бесцветном ядре кристалла алмаза под воздействием радиации наблюдалось и в лабораторных условиях[5].

Большинство добываемых алмазов представлено кристалликами, размеры которых исчисляются первыми миллиметрами. Масса каждого из них не превышает 1 карата. Вместе с тем встречаются алмазы, масса которых достигает нескольких сотен, и даже тысяч карат. Такие камни – большая редкость, и каждому крупному (более 50 карат) алмазу присваивается название.

Таблица 1

Представление о встречаемости крупных камней и их доле в общем объеме продукции алмазных месторождений дает

Следует отметить, что рудники поля «Кимберли» характеризуются весьма высоким содержанием крупных кристаллов, причем частота встречаемости крупных камней в отдельных рудниках этого поля различается в 20 раз. Значительно реже крупные алмазы встречаются в других районах. В качестве примера можно указать месторождения в штате Минас-Жерайс, Бразилия, где весьма редко встречаются камни массой свыше 7-8 карат. Не случайно здесь во времена рабства существовал обычай отпускать на свободу невольника, нашедшего алмаз более 17.5 карата.

Изучение морфологических и структурных особенностей алмазов позволяет наметить признаки их первичной кристаллизации и вторичных изменений. К первичным признакам, связанным с условиями кристаллизации алмазов в глубинном расплаве до его поступления в трещины и трубные каналы, относится габитус и морфологический тип кристаллов, твердые включения и примеси в алмазах. К вторичным, приобретенным в процессе транспортировке флюидом, его дифферинцации и раскристаллазации, относится коричневая окраска, дымчатость, трещиноватость, коррозия кристаллов, включения графита.

В настоящее время, отсутствуют полные данные по особенностям алмазоносности изучаемой кимберлитовой трубки, имеющиеся данные являются строго засекреченными, поскольку открыта трубка была совсем недавно и по предварительным параметрам является высокоалмазным коренным месторождением со значительными запасами.

В течение раннего этапа, по-видимому. Кристаллизовалось основное количество алмазов. Кристаллы ранних генераций в большинстве своем бесцветные плоскогранные октаэдры с яснослоистым строением: твердые включения, расположенные в центре кристаллизации представлены оливином и хромитом. С учетом петрографических особенностей кимберлитов, ассоциацию алмаз – оливин – хромит можно рассматривать в качестве минерального парагенезиса. Кристаллизация этих минералов, исходя из их крупных размеров и однородности, должна была протекать в спокойных статических условиях при высоких температурах и давлении. Этот ранний этап скорее всего отвечает той критической стадии эволюции глубинного очага щелочно-ультраосновной магмы, когда в результате процесса дифференциации уже образовался кимберлитовый расплав и произошла кристаллизация алмаза и его спутников, но внутри давления еще было недостаточным. Для того, чтобы расплав прорвался вверх и нарушилась герметичность очага.

После прорыва главного очага начиналась утечка газо-флюидной фазы, снижалась температура и давления создавались условия для более быстрой и неравномерной кристаллизации алмазов. В этот промежуточный второй этап часть кристаллов I генерации обрастала слоями алмаза II генерации, которая захватывала большое количество примесей расплава. В результате возникли своеобразные зональные кристаллы октаэдрического габитуса, а также окрашенные кристаллы (за счет дефектов и примесей).

Одновременно росли незональные кристаллы, содержащие включения оливина, хромита, граната, рудных минералов и алмазов. Судя по развитию зональной кристаллизации, своеобразно гранной морфологии кристаллов, дислокациям и другим признакам, промежуточный этап в целом характеризовался сплошными пульсационными изменениями термодинамического режима расплава. Третий - заключительный этап эволюции системы характеризуется быстрой кристаллизацией алмазов в резко изменившейся термодинамической и геохимической обстановке. В это время образуется кристаллы кубического габитуса, различные сростки и агрегаты зерен алмаза, их разнообразные мелкие кристаллы[6].

К этому же этапу должно быть отнесено формирование мелких пластинчатых черных зерен алмазов - нелюминесцирующих, обнаруживаемых в кимберлитах лишь его химической сепарацией и коррозией, графитизацией зерен и пластической деформацией с возникновением коричневой окраски. Все эти явления могли возникать уже за пределами глубинного магматического очага, в самой колонне кимберлитового флюида, испытывающего газово-жидкостную дифференциацию, в процессе восстающего движения через кристаллический фундамент и слоистый чехол платформы. В течение этого третьего этапа на уровне становления трубок кристаллизуются фазы кимберлита, содержащие как алмазы-протокристаллы, возникающие в процессе движения газово-флюидной колонны на разных ее уровнях.