ГЕМОЛОГІЯ ДІАМАНТА Ч.1 презентация

ГЕМОЛОГІЯ ДІАМАНТА Ч.1

Загальні відомості про діамант. Історія відкриття родовищ діамантів

Діаманти (алмази) були відкриті біля 800 р. до нашої ери в Голконді (Індія), де їх видобували аж до XVIII ст. Родовища були алювіальними, але на старовинних малюнках зображені рудокопи, які видобувають діаманти в печерах. Незважаючи на примітивні методи видобутку, там була знайдена низка унікальних каменів, в т.ч. “Голуба Євгенія” (31 карат), “Хоуп” (45,52 карата), “Дариїнур”, “Кохінур” та ін. Діаманти (алмази) були відкриті біля 800 р. до нашої ери в Голконді (Індія), де їх видобували аж до XVIII ст. Родовища були алювіальними, але на старовинних малюнках зображені рудокопи, які видобувають діаманти в печерах. Незважаючи на примітивні методи видобутку, там була знайдена низка унікальних каменів, в т.ч. “Голуба Євгенія” (31 карат), “Хоуп” (45,52 карата), “Дариїнур”, “Кохінур” та ін. Здатність приносити вдачу – одне з багатьох властивостей, які приписували діамантам їхні володарі. Рахувалось, що вони приносять здоров’я і грошовий успіх, захищають від чуми і дії отрути. Індуси в підтвердження цього відмічали, що чума, наприклад, в першу чергу вражає бідняків, тобто тих, у кого нема діамантів.

Різке вичерпання індійських родовищ потягнуло за собою у 1714 р. відкриття нових в Бразилії (штат Мінас Жерайс). Тут у 1938 р. був знайдений діамант “Президент Вартас” вагою 726,6 карат. Бразилія стала головним світовим постачальником діамантів і залишалась їм до того моменту, коли гігантські родовища Південної Африки відкрити нову главу в історії цього мінералу. Різке вичерпання індійських родовищ потягнуло за собою у 1714 р. відкриття нових в Бразилії (штат Мінас Жерайс). Тут у 1938 р. був знайдений діамант “Президент Вартас” вагою 726,6 карат. Бразилія стала головним світовим постачальником діамантів і залишалась їм до того моменту, коли гігантські родовища Південної Африки відкрити нову главу в історії цього мінералу. 1867 р. син одного бідного фермера біля містечка Хоптаун в ПАР в піщаних відкладах р. Оранжева знайшов блискучий камінець. Він виявився діамантом вагою 21,5 кар. Це спричинило в Південній Африці діамантову лихоманку. Коли геологи встановили, що діаманти піднімаються до земної поверхні вулканічними ходами (“трубками”) – почався пошук цих джерел. Першою була відкрита трубка Ягерсфонтейн (1870 р.), потім – трубка Дьютойнтспен (1870 р.), потім Де Бірс, Булфонтейн і Кімберлі (1871 р.).

Трубка Кімберлі була названа на честь британського секретаря в справах колоній лорда Кімберлі (у 1871 році цей район був приєднаний до Британської імперії). Потім цю назву отримало і селище поруч із трубкою. А у 1887 році відомий дослідник південноафриканських діамантових родовищ Кервіл Льюїс назвав діамантоносну породу в корінному заляганні кімберлітом. Трубка Кімберлі була названа на честь британського секретаря в справах колоній лорда Кімберлі (у 1871 році цей район був приєднаний до Британської імперії). Потім цю назву отримало і селище поруч із трубкою. А у 1887 році відомий дослідник південноафриканських діамантових родовищ Кервіл Льюїс назвав діамантоносну породу в корінному заляганні кімберлітом. Подальша шалена гонитва старателів породила небажані фактори: нерегульованість ринку і низький коефіцієнт видобутку каменів. Ціни на діаманти часто падали.

Саме в цей час на арену історії діамантів виходять дві неординарні особи – Сесіль Родс і Барні Барнато. Обидва мріяли поставити видобуток діамантів на єдину організаційну основу. Переможцем міг біти тільки один. Саме в цей час на арену історії діамантів виходять дві неординарні особи – Сесіль Родс і Барні Барнато. Обидва мріяли поставити видобуток діамантів на єдину організаційну основу. Переможцем міг біти тільки один. Кожний скупив стільки акцій рудника “Кімберлі” (Велика діра”), скільки міг, але у 1888 р. Родс переграв Барнато і підписав угоду, наслідки якої і сьогодні стосуються майже кожного діаманта, що продається в світі. Підписавши чек на дуже велику на той час суму в 5 338 650 фунтів стерлінгів (це зараз більше 200 млн. доларів), Родс заснував компанію “Де Бірс косолідейтед лімітед”. З 1920-х років “Де Бірс” контролювала донедавна практично весь видобуток і продаж діамантів у світі.

В середині ХХ ст. тріумфальною подією стало відкриття корінних родовищ діамантів в західній частині Республіки Саха (Якутія). Пізніше діамантоносні кімберліти були виявлені в країнах Африки, Північної Америки і Китаю, а в Австралії знайдені діамантоносні лампроїти. В середині ХХ ст. тріумфальною подією стало відкриття корінних родовищ діамантів в західній частині Республіки Саха (Якутія). Пізніше діамантоносні кімберліти були виявлені в країнах Африки, Північної Америки і Китаю, а в Австралії знайдені діамантоносні лампроїти. На даний час корінні і розсипні родовища діамантів відомі на усіх континентах. Загальна кількість кімберлітопроявів сягає понад 1000. Статистично встановлено, що діаманти присутні в кожній восьмій-десятій трубці, а родовищ, придатних до промислової розробки, ще у 10 разів менше. А головний обсяг видобутку діамантів у світі забезпечують біля 30 родовищ.

Видобуток діамантів Світовий видобуток – 123,99 млн. кар (2011 р.) Росія – 35,139 млн. кар (вартістю 2,67 млрд. дол.; середня вартість 76,12 дол/кар); Ботсвана – 22,904 млн. кар (вартістю 3,9 млрд. дол.; середня вартість 170,36 дол/кар); Канада – 10,795 млн. кар (вартістю 2,55 млрд. дол.; середня вартість 236,3 дол/кар); ПАР – 8,205 млн. кар (вартістю 1,73 млрд. дол.; середня вартість 210,88 дол/кар). Самі коштовні діаманти видобувають в Лесото – середня вартість 1602,05 дол/кар

Діамант “Куллінан” Знайдений робітником у стінці рудника “Прем’єр” 25 січня 1905 року. Маса діаманта складала 3106 кар або 621,2 г, розміри 10×6,5×5 см. Це був уламок більшого діаманта. Ціна його була настільки велика, що упродовж двох років не знайшлося бажаючих його купити. На сьогодні вартість “Куллінана” склала би 94 т золота. У 1907 році діамант придбала за 150 тис. фунтів стерлінгів Трасваальська законодавча асамблея під керівництвом двох бурських генералів і було вирішено з метою примирення з Англією подарувати його королю Великобританії Едуарду VII. Потім діамант відправили в Амстердам до відомого ювеліра Йозефу Асскеру. З “Куллінана” отримали 9 великих каменів і 100 дрібних. У 1912 р. огранювання основних каменів закінчили із цього приводу в Парижі дали грандіозний банкет. Із “Куллінана” виготовили 105 діамантів загальною масою 1063,65 кар, що склало 34,25 % маси необробленого каменя. “Куллінан I” (або “ Зірка Африки”) масою 530,3 кар – найбільший діамант у світі. Прикрашає королівський скіпетр Великобританії. “Куллінан II” (313,4 кар). Вставлений в корону англійської королеви

ДІАМАНТ Діамант – мінерал класу самородних елементів, кубічна алотропна форма вуглецю. За нормальних умов метастабільний, тобто може існувати необмежено довго. Кожний атом вуглецю в структурі діаманта розміщений в центрі тетраедра, вершинами якого слугують чотири найближчі атоми. Цей міцний ковалентний зв’язок атомів вуглецю пояснює високу твердість діаманта. Структура: сингонія кубічна, кристалічна гратка – кубічна гранецентрована. Головні прості форми на кристалах діаманта: октаедр, ромбододекаедр, куб.

Головні відмінні риси діаманта: Головні відмінні риси діаманта: - найвища серед мінералів твердість (хоча і крихкий); - найвища серед мінералів теплопровідність; - великі показники заломлення і дисперсія; - діелектрик (хоча є достатньо і напівпровідникових діамантів).

Твердість. Діамант найтвердіший мінерал серед відомих. Але він володіє анізотропією твердості, яка проявляється в тому, що на різних гранях і в різних напрямках твердість дещо відрізняється. Найменш твердими є напрямки, по яких і огранюється діамант – плоскі сітки куба – напрямки, паралельні сторонам кубічних граней. Твердість. Діамант найтвердіший мінерал серед відомих. Але він володіє анізотропією твердості, яка проявляється в тому, що на різних гранях і в різних напрямках твердість дещо відрізняється. Найменш твердими є напрямки, по яких і огранюється діамант – плоскі сітки куба – напрямки, паралельні сторонам кубічних граней. В свою чергу, твердість октаедричних граней більша твердості ромбододекаедричних. Стійкість діамантів коливається у широких межах, середня її величина у кілька разів вища стійкості відомих абразивних матеріалів – карбідів бору і кремнію. Густина. Теоретична густина діаманта 3,515 г/см3. Однак зустрічаються діаманти, у яких спостерігається значне відхилення від цієї величини, що пов’язано з наявністю різних твердих включень, тріщин, а також агрегатною будовою. Найменшу густину мають карбонадо (3,4 г/см3). Густина баласів зменшується від світлих різновидів до темних. Густина прозорих з зеленими плямами пігментації або димчасто-коричневих діамантів нижча, ніж безбарвних або жовтих.

Діамант володіє досконалою спайністю по {111}, злам рівний, сходинковий. Діамант володіє досконалою спайністю по {111}, злам рівний, сходинковий. Діамант складається із вуглецю (96-99,8 %). Серед домішок встановлені у різних кількостях (від n×10-8 % до 0,3 %) понад 25 елементів: H, B, N, O, Na, Mg, Al, Si, P, Ca, Sc, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Sr, Ba, Zr, TR, Pt, Au,Ag,Pb та ін. Забарвлення. Зовсім безбарвні діаманти досить рідкісні. Часто на кристалах спостерігається деякий відтінок. Зустрічаються інтенсивно забарвлені діаманти жовтого, оранжевого, зеленого, голубого, синього, рожевого, коричневого, молочно-білого, сірого, чорного кольору. Забарвлення діамантів зумовлене різними домішково-дефектними центрами в структурі кристалів, інколи включеннями інших мінералів. Найбільш розповсюджене жовте забарвлення може мати різне походження. Рівномірне лимонно- або солом’яно-жовте забарвлення прозорих кристалів октаедричної або ромбододекаедричної форми зумовлене наявністю дефектно-домішкового центру N3 (три атоми азоту + вакансія).

Жовте, бурштиново-жовте забарвлення прозорих кристалів кубічного габітусу пов’язане з поодинокими атомами азоту, які ізоморфно заміщують в структурі діаманта атоми вуглецю Жовте, бурштиново-жовте забарвлення прозорих кристалів кубічного габітусу пов’язане з поодинокими атомами азоту, які ізоморфно заміщують в структурі діаманта атоми вуглецю Зелені плями пігментації з’являються в результаті природного радіоактивного опромінення. Синє і голубе забарвлення обумовлене входженням в структуру діаманта атомів бору. Димчасто-коричневе та інколи рожево-бузкове забарвлення обумовлене дефектами на площинами ковзання. Молочно-біле забарвлення викликається наявністю дрібнодисперсних включень гранату у зовнішній частині кристала, а сіре і чорне – включеннями графіту. Діамант не змочується водою, але липне до жирів.

Діамант стійкий до кислот і лугів, але при температурах 600-800ºС в розплавлених лугах (натровій, калієвій селітрах і соді), солях кисневих кислот і металах (в присутності заліза) його поверхня легко травиться. Діамант не змочується водою, але володіє властивістю липнути до жирів. Температура плавлення діаманта 3700-4000ºС. Діамант стійкий до кислот і лугів, але при температурах 600-800ºС в розплавлених лугах (натровій, калієвій селітрах і соді), солях кисневих кислот і металах (в присутності заліза) його поверхня легко травиться. Діамант не змочується водою, але володіє властивістю липнути до жирів. Температура плавлення діаманта 3700-4000ºС. На повітрі діамант починає горіти за температури 850ºС, а в потоці кисню реакція розпочинається вже при 720ºС і він повністю згорає за температури 800ºС. Підчас нагрівання діаманта до 1500-1800ºС без доступу повітря відбувається його графітизація. Перетворення діаманта в графіт відбувається повільно. Насамперед, починають темніти ребра і вершини кристала. Потім графітовою облямівкою вкриваються грані, і тільки потім внутрішня частина кристала переходить у графіт.

Кристали діаманта оптично ізотропні, однак часто вони проявляють аномальне двозаломлення. Причини: дефекти структури мінералу або наявність сторонніх твердих включень. Кристали діаманта оптично ізотропні, однак часто вони проявляють аномальне двозаломлення. Причини: дефекти структури мінералу або наявність сторонніх твердих включень. У високосиметричних кристалах кубічної сингонії, до яких відноситься діамант, атоми, іони рівномірно розподілені в трьох взаємно перпендикулярних напрямках, і тому світловий промінь розповсюджується в них у всіх напрямках з однаковою швидкістю. Ці кристали мають один показник заломлення. Величина показника заломлення тим вища, чим більша оптична густина середовища (мінералу). У діаманта показник заломлення дуже високий і дорівнює 2,42. При цьому, у діаманта різко виражена дисперсія показників заломлення променів видимого діапазону, тобто значення показників заломлення світлових хвиль різної довжини суттєво різняться. Проходячи через діамант, світло розпадається в райдужний спектр і спостерігається «гра» каменя. Дисперсія показника заломлення діаманта дорівнює 0,044.

Люмінесценція. Під дією катодних, рентгенівських і ультрафіолетових променів більшість діамантів люмінесціює, що викликано дефектами їхньої структури. Колір люмінесценції різний – від голубого і синього до червоно-оранжевого. Люмінесценція. Під дією катодних, рентгенівських і ультрафіолетових променів більшість діамантів люмінесціює, що викликано дефектами їхньої структури. Колір люмінесценції різний – від голубого і синього до червоно-оранжевого. Колір люмінесценції тісно пов’язаний із морфологією кристалів діаманта. Так, діаманти кубічного габітусу практично ніколи не люмінесціюють синіми або голубими кольорами. Чітка кореляція є серед кристалів октаедричного і ромбододекаедричного габітусів, а також серед різнозабарвлених індивідів. Досліджено, що динамічна міцність у кристалів діаманта з рожевою фотолюмінесценцією вища, ніж у кристалів з зеленим, жовтим і голубим світінням. Найменша міцність у кристалів, які не люмінесціюють.

Дослідження показують, що діаманти можуть розрізнятися за своїми фізичними властивостями: забарвленню, ступінню прозорості, характером поглинання в ІЧ-, видимій і УФ-ділянках спектра, характером світіння в УФ променях. Виявлені відмінності в оптичних властивостях кристалів діаманта пов’язані з особливостями їхнього складу і структури і обумовлені наявністю власної і домішкової дефектності. Дослідження показують, що діаманти можуть розрізнятися за своїми фізичними властивостями: забарвленню, ступінню прозорості, характером поглинання в ІЧ-, видимій і УФ-ділянках спектра, характером світіння в УФ променях. Виявлені відмінності в оптичних властивостях кристалів діаманта пов’язані з особливостями їхнього складу і структури і обумовлені наявністю власної і домішкової дефектності.

Домішки несуть важливу інформацію про умови формування і материнські джерела діаманта. Домішки несуть важливу інформацію про умови формування і материнські джерела діаманта. В діамантах встановлено 65 елементів-домішок. Найбільш розповсюдженою домішкою є азот; чітко вставленими є бор, алюміній, водень. Реєстрація домішкових центрів здійснюється за допомогою різних методів. Найбільш розповсюдженими є оптичні абсобційні методи (спектри ІЧ- і УФ-поглинання), люмінесцентні методи (в першу чергу фотолюмінесценція), а також електронний парамагнітний резонанс (ЕПР). У 1934 р. Р.Робертсон, Дж.Дж.Фокс і А.Е.Мартін встановили, що діаманти за фізичними властивостями поділяються на два типи (тип I і тип II). У 1959 р. В.Кайзер і В.Бонд аналітично довели, що головною домішкою в природних діамантах є азот, вміст якого в окремих кристалах може досягати 0,5 ат%. Вони пов’язали відмінності двох типів діамантів з різним вмістом азоту. В діамантах I типу вміст азоту сягає 0,25-0,5 % (діаманти з азотом), в діамантах II типу не перевищує 0,001 % (“безазотні” діаманти). Діаманти типу II дуже рідкісні – в корінних родовищах їхній вміст становить 1-2 %.

Діаманти II типу часто зустрічаються в південноафриканських родовищах “Премьєр”, “Де Бірс” і “Фінш”. Діаманти II типу часто зустрічаються в південноафриканських родовищах “Премьєр”, “Де Бірс” і “Фінш”. Діаманти I і II типу відрізняються і за характером поглинання в ультрафіолетовій й інфрачервоній ділянках. Границя фундаментального поглинання в ультрафіолетовій ділянці в діамантах II типу знаходиться в межах 220-225 нм, а в діамантах I типу – 300-320 нм. Діаманти I і II типу відрізняються і за своїми електронними властивостями. При кімнатній температурі діаманти є діелектриками, але серед діамантів II типу виділяється окремий підтип IIb – напівпровідникові діаманти. При опроміненні ультрафіолетовими променями (210-300 нм) в діамантах з’являється фотопровідність, яка вдвічі збільшується при додатковому одночасному опроміненні їх інфрачервоними променями. При однакових умовах фотопровідність діамантів IIтипу на порядок вища, ніж у діамантів I типу. Діамант характеризується дуже високою теплопровідністю, вона у 5 разів вища, ніж у міді. Фізичні властивості діамантів (забарвлення, твердість, електропровідність та ін.) змінюються при їх опроміненні: забарвлення стає синім, синьо-зеленим, а при збільшенні часу опромінення – темно-зеленим і чорним. Зміни в структурі діамантів призводять і до зміни механічних властивостей: на 20-40 % збільшується статистична міцність, однак динамічна міцність знижується.