Научная статья на тему 'Сага о несостоявшихся бриллиантах'

Сага о несостоявшихся бриллиантах Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
104
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БРИЛЛИАНТ / АЛМАЗ / КИМБЕРЛИТ / РОСТ АЛМАЗА / СТИШОВИТ / КОЭСИТ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Павлушин А.Д.

"Лучшие друзья девушек это бриллианты…", часто слышим мы песенку, которую напевала еще Мерилин Монро. И перед нами сразу всплывает картинка: ослепительные радужные искры света, вспыхивающие на идеальных гранях камня, оправленного в благородный металл… Доллары, помноженные на караты. Но жалкими останками некогда существовавшего кристалла-красавца представится великолепный бриллиант минералогу, видящему в алмазе совсем иную красоту и пользу. И красота эта недоступна зрителю в обычных условиях освещения, когда алмаз заслуженно сравнивают с невзрачными осколками стекла.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Сага о несостоявшихся бриллиантах»

А. Д. ПАВЛУШИН

САГА

О НЕСОСТОЯВШИХСЯ

БРИЛЛИАНТАХ

«Лучшие друзья девушек — это бриллианты...», — часто слышим мы песенку, которую напевала еще Мерилин Монро. И перед нами сразу всплывает картинка: ослепительные радужные искры света, вспыхивающие на идеальных гранях камня, оправленного в благородный металл... Доллары, помноженные на караты. Но жалкими останками некогда существовавшего кристалла-красавца представится великолепный бриллиант минералогу, видящему в алмазе совсем иную красоту и пользу. И красота эта недоступна зрителю в обычных условиях освещения, когда алмаз заслуженно сравнивают с невзрачными осколками стекла

Не считая геологов врагами ювелирных украшений и тем более прекрасного вообще, признаем, что сам алмаз в ходе минералогического исследования может постигнуть незавидная участь. Возникает резонный вопрос: так ли уж необходимо использовать для подобных целей столь редкий и дорогой минерал? Ответ будет — да, стоит. Привлекательность алмаза для геолога определяется уже тем, что с его

62

помощью можно узнать много не только о строении Земли и составе слагающих ее горных пород, но и об эволюции в планетарном масштабе. Ведь, как ни странно, человечество много дальше заглянуло в космос, чем в глубь своей родной планеты — последнее можно сравнить, пожалуй, лишь с уколом иголки в кожуру огромного яблока.

Основными источниками алмазов являются кимберлиты — магматические породы, поднявшиеся из недр Земли и застывшие в ее коре. Канал их проникновения часто напоминает зауженную к низу трубу, из-за чего сложенные ими горные тела были названы кимбер-литовыми трубками. Это своего рода сверхглубокие скважины с ценным содержимым, подаренные нам природой.

Октаэдрические кристаллы алмаза, снятые в различных режимах освещения

, /

ж

Октаэдрический кристалл алмаза в обычном, проходящем, поляризованном свете и ультрафиолетовом свете

Алмазы образуются из углерода при температуре порядка 1000°C и более и при давлении около 40 кбар. Добытый из кимберлита кристалл алмаза хранит информацию о геологических событиях и процессах, происходивших в мантии Земли на глубинах 150—300 км, начиная с десятков миллионов лет назад. И основная цель современных исследований алмазов — расшифровка этих уникальных данных, заключенных в столь редком и прекрасном «носителе».

Шестилуче-вая звезда, засиявшая в алмазе под действием ультрафиолетового света, показала продвижение вершинок кристалла-октаэдра во время его роста

Лишь в поляризованном свете можно увидеть в центре этого алмазного кристалла тонкие детали строения — ядро октаэдрической формы, свидетельство смены условий роста кристалла

64

зучение алмаза начинается с вполне безобидного способа — наблюдения под микроскопом. В этот момент определяется его ценность для дальнейшего исследования и алгоритм решения задач. В первую очередь определяется цвет, форма кристаллов или их сростков. Это могут быть многогранни-октаэдры, кубы, додекаэдры, а также гораздо более сложные округлые формы.

Чтобы изучить внутреннее строение кристалла, используют различные режимы ос-^^^^^^^ вегцения. Его рассматривают |Ш в обычном (дневном), отражен-ном, косом, проходящем, поляри-|Ш зованном свете... Картины меняются почти как в калейдоскопе, и мы видим все больше деталей, о которых раньше и не подозревали. С помощью методов Ш оптической микроскопии мы можем Г прочитать в первом приближении судьбу кристалла алмаза: его юность, отрочество, ^ старость... Говоря научным языком — его онтогению, связанную с ростом и разрушением, а часто — с растворением кристалла. И, между прочим, открывающаяся при таком исследовании неожиданная красота природного ^^^^^^ алмаза завораживает ничуть не меньше, чем иной совершенный бриллиант.

На поверхности алмаза отчетливо видны следы травления: в виде черепицы на додекаэдрических гранях и в виде тетрагональных

Свечение алмаза в ультра- ямок — фиолетовом свете — до- на кубических вольно обычное явление. гранях кристаллов Получаемая при этом картина фотолюминесценции, невидимая при дневном свете,

позволяет рассмотреть его внутреннюю анатомию. Дело в том, что на каждой стадии существования кристалла алмаза его форма определенным образом отражается в зонах и секторах роста его граней. Секторы и зоны в алмазе могут светиться любым цветом — от холодного синего до теплого красного и оранжевого. Зависимость цвета фотолюминесценции от состава и дефектов структуры алмаза до сих пор остается полностью не раскрытой. Более детально картину тонкой зональности кристалла можно рассмотреть на специальных ориентированных срезах и пластинках, вырезанных из алмазных кристаллов с помощью катодолюми-несцентной приставки к электронному микроскопу. Затем поверхность препарата бомбардируется пучком электронов и фиксируется его свечение. Люминесценция алмазов может возбуждаться и рентгеновскими лучами: это свойство алмаза позволяет отбраковывать посторонние минералы еще во время добычи.

икроморфологию алмаза — тонкую скульптуру его поверхности — изучают в отраженном свете. Посылая к грани алмаза луч света с известной длиной волны, можно получить картину интерференции в виде чередующихся радужных полос. По расстоянию между последними и измеряется разница в высотах рельефа. Для более детальных исследований поверхности используют электронную микроскопию. Рельеф на гранях кристалла может отражать и заключительный этап его роста, и так называемые постростовые процессы. Например — процессы растворения, которые могли протекать в мантии или при транспортировке кристалла в магматическом расплаве. Благодаря исключительно высокой твердости алмаза скульптура поверхности его кристаллов хорошо сохраняется в течение всех перипетий его жизни на поверхности Земли, связанных с переносом водными потоками. А этот период времени может охватывать сотни миллионов лет!

Правильно ориентированные тригональные пирамидки

и распространяющиеся от них слои с как бы остановившими свой бег ступенями являются формами роста октаэдричес-ких граней алмаза

66

В кристаллах алмаза можно обнаружить включения различных минералов, которые для исследователей имеют значение не меньшее, чем сами алмазы. Минералы-включения могли образоваться одновременно с алмазом-хозяином. В этом случае их называют сингенетичными, они, как правило, отличаются сходством формы с формой кристалла-хозяина. Встречаются и включения, захваченные алмазом непосредственно из среды кристаллизации во время роста кристалла. Они являются более ранними образованиями по сравнению с самим алмазом. Реперами экстремально высоких температур и давлений во время образования алмаза служат включения высокоплотных кристаллических модификаций кремнезема — стишовита и коэсита. Эти минералы, сравнительно недавно обнаруженные в алмазе, сходны по составу с обычным кварцем SiO2.

Изучение химического состава

Г минералов-узников и их ассоциаций также дает много информации о некогда существовавших геологических, химических условиях и параметрах температуры и давления. В алмазах часто находят гранат, оливин, пироксен, графит, сульфиды, много к других минералов и даже газово-жидкостные Щ включения. Включения извлекаются из алмаза К путем раскалывания, шлифовки или распилов-[ ки его кристаллов. Один из лучших способов сохранить «узников» алмаза для исследования — это, как ни печально, сжечь сам алмаз, который легко сгорает в обычной атмосфере при температуре 850— 1 ООО градусов. Золу, оставшуюся после сжигания алмаза, исследуют для определения его состава.

Кристалл алмаза, захваченный во время роста другим, более крупным алмазным индивидом. Фотографии в обычном, проходящем и поляризованном свете

Похожие на леденцы красные включения граната и бесцветные включения оливина в алмазе близки к нему по форме, отражая симметрию зон и секторов роста алмазного кристалла. Это является признаком сингенетичности, т. е. одновременности происхождения минералов-узников с минералом-хозяином

С использованием метода изотопного датирования был определен возраст сингене-тичных включений минералов в алмазах. А следовательно, как считают многие, и самих алмазов. Возраст этот оценивается разными исследователями от 1,5 до 3,5 млрд лет. Обнаружены и более молодые алмазы — возрастом «всего» сотни миллионов лет. В последнее время все большее внимание уделяется изотопному составу углерода в алмазе — соотношению тяжелого (мантийного) изотопа С13 и легкого (корового) С12. Обнаружение в алмазах легких изотопов, характерных для органических соединений, породило настоящий всплеск гипотез об источнике этих изотопов, вызвало дискуссии о миграции углерода в мантии и земной коре при перемещении материковых и океани ческих плит. На основании этих данных строятся планетарные модели дегазации ядра Земли в ходе ее эволюции. Как ни удивительно, они привлекаются даже при обсуждении спорного вопроса о происхождении — органическом или неорганическом — нефти и природного газа.

З

десь упомянута лишь малая часть результатов исследований алмазов: этой теме посвящены тысячи научных публикаций. И надо заметить, что с появлением каждого нового метода и на каждом новом этапе исследования, с каждым новым результатом появляются новые спорные дилеммы. Достаточно вспомнить длившуюся почти сто лет дискуссию о происхождении округлых форм кристаллов алмаза: является это результатом процесса роста или, напротив, процесса растворения? Точку в этом споре, похоже, удалось поставить новосибирским геологам: в ходе экспериментов по растворению алмаза было получено большинство его природных форм. Но это уже совсем другая история и тема для новой публикации.

В публикации использованы фотографии автора. На первой странице — фотографии В. Короткоручко

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.