Ферсман

Сверкающий и более твердый, чем прочие тела природы, несокрушимый алмаз[19] интересовал Гольдшмидта и Ферсмана своими практически важными свойствами. Алмазным острием производятся такие грубые работы, как разрезывание стекла. Им же наносят самые тонкие деления на столь деликатные приборы, что отдельные линии измерительных шкал на них можно разглядеть лишь в увеличительное стекло. Алмаз, вправленный в наружный край буровой коронки, позволяет буру разведчика-геолога или промысловика вгрызаться в самые твердые породы земных глубин. Алмазный порошок, наносимый на край тонкой пилы, позволяет пилить сталь и камень. Что касается самого алмаза, то до недавнего времени (когда искусственным путем в плавильных печах был получен карбид[20] бора, иногда превосходящий своей твердостью алмаз) его можно было царапать, резать или полировать только другим алмазом. Он не горит в обычном огне и лишь при температуре свыше 800 градусов его можно сжечь в расплаве селитры. Алмаз особенным образом рассеивает лучи солнца, как это делают капельки дождя, образующие на небе яркую пеструю радугу. Радужный блеск и создает чарующее впечатление от этого камня.

Особенное внимание Гольдшмидта и Ферсмана привлекали к себе деформированные кристаллы алмаза из южноафриканских месторождений. Эти странные кристаллы, ограниченные округлыми поверхностями и искривленными ребрами, не поддавались измерению обыкновенным отражательным гониометром. Их точное кристаллографическое изучение оказалось возможным только при помощи двукружного гониометра Е. С. Федорова.

При этом исследовании Ферсман обратил внимание на ребра деформированных кристаллов, которые имели такой характер, словно кристаллы были разъедены, оплавлены, «размыты». Это заключение оказалось неожиданным. До сих пор считалось, что алмаз абсолютно нерастворим ни в одной жидкости, которую знает человечество, — «неукротимый» не поддавался никаким реактивам химиков. Однако иногда в естественных условиях алмаз каким-то образом терял эти свойства. Повидимому, — и это было смелое заключение — под действием жара он превращался в графит, и графит растворялся в расплавленной горной породе. Александр Евгеньевич попытался проверить свои предположения на опыте. Правильные кристаллы алмаза погружались в расплавленную калийную селитру. Через некоторое время, как этого и ожидал Ферсман, происходило растворение алмаза с поверхности. Правильный кристалл превращался в бесформенный многогранник с разъеденными углами и ребрами.

Эти опыты убедительно доказали, что стоит дать атомам углерода в кристалле алмаза возможность передвигаться, — а именно это происходило при нагревании кристалла, — как они переходят в более удобное для них расположение, которое характерно для графита. Алмаз превращается в графит.

Но атомы углерода, занявшие в кристалле графита устойчивое положение, при обычных условиях не склонны перейти на положение атомов алмаза. Однако если алмаз так неустойчив и при кристаллизации углерода из огнежидких растворов всегда получается только графит, то как же вообще могли появиться на земле алмазы? Как «производила» их природа?

Исследования А. Е. Ферсмана позволили подойти к ответу на эти вопросы.

Месторождения алмазов в Южной Африке залегают в огромных воронкообразных углублениях, как бы трубках, заполненных магнезиально-силикатной породой — кимберлитом. Эти воронки — следы грандиозных взрывов, сопровождавшихся подъемом из недр земли расплавленных пород. Взрывы прорвали не только глубоколежащие граниты, но и покрывающие их слои позднейших образований. Через эти вулканические жерла — диатреммы, как их называют геологи, — открывали себе доступ скопившиеся в недрах земли газы и водяные пары, а вслед за ними находящаяся под огромным давлением расплавленная магма подымалась наверх отдельными порывами, то застывая по дороге, то вновь разламывая образующуюся кору и захватывая обломки окружающих пород.

Очевидно, в образовании алмаза из графита повинны именно высокие давления, под которыми находится застывающая магма. Они-то и являются силой, уплотняющей атомы графита до такого состояния их, в котором они находятся в алмазе.

Постепенное уменьшение давления при том же нагреве вызывало обратный переход алмаза на поверхности кристалла в графит. Графит растворялся, и таким образом появлялись характерные для многих кристалликов алмаза округлые формы. В тех случаях, когда очаг кристаллизации закупоривался застывшей массой и давление снова повышалось, подвергавшиеся поверхностному растворению кристаллы снова нарастали. А. Е. Ферсман собрал много кристаллов, в которых явления роста и растворения можно было наблюдать одновременно в самых разнообразных переходах.

Все это удалось прочесть в кристалле алмаза с помощью федоровского гониометра.