Рассказы о драгоценных камнях

Я не люблю алмаз. Нет, пожалуй, «не люблю» несколько не то понятие, которым я хотел бы выразить свое отношение к этому минералу. Может быть, лучше сказать «боюсь», но и это не то. Геологи-алмазники создали хотя и не очень многочисленную, но довольно четко очерченную «касту». Если кто-либо из геологов занялся алмазами, то он обычно считает, что «весь свет сходится» на проблеме алмаза и изучать стоит только алмазные месторождения, а изучение каких-либо других объектов — задачи «ниже достоинства уважающего себя алмазника». Поэтому попасть в среду «настоящих алмазников» или даже обсудить с ними какую-либо проблему крайне трудно.

Кроме того, из-за огромной стоимости даже мелких кристаллов алмаза и потрясающе малого содержания полезного компонента в руде очень трудно получить образец для детального изучения, а некоторые, причем иногда самые интересные с научной точки зрения кусочки породы с кристаллами алмаза, даже взять в руки страшно, настолько эти образцы дороги и редки.

Тем не менее обойти алмаз нельзя. Нельзя потому, что это самый ценный и самый популярный драгоценный камень. Стоимость алмазов, добываемых в мире ежегодно, во много раз выше стоимости всех других драгоценных камней, добываемых за этот же срок. Следует также отметить ту весьма важную роль, которую этот минерал играет в наших представлениях о земных глубинах; его свойства и месторождения совершенно необычны. Прежде всего о природе самого минерала. В приведенной выше цитате из учебника минералогии академика Василия Севергина видно, как тяжело воспринималось представление о том, что алмаз и графит состоят из того же самого углерода, что и обычный уголь. Лавуазье еще за 20 лет до написания учебника Севергииым показал, что алмаз состоит из углерода, и несмотря на это, Севергин только сослался на взгляды французских химиков.

В начале XX в. удалось узнать главную причину различия свойств графита и алмаза; она заключается в структуре обоих минералов: в графите атомы углерода располагаются в виде листов, а в пределах листа расположены по шестиугольнику, а в алмазе они образуют плотнейшую упаковку (рис. 1). Иначе говоря, в алмазе атомы располагаются теснее, чем у графита, отсюда и высокая плотность алмаза и его высокое светопреломление, что делает его исключительно эффектным в ювелирных изделиях. Графит и алмаз, как сейчас говорят, являются полиморфными модификациями одного и того же вещества.

Рис. 1. Структура алмаза (а) и графита (б)

Очень долго было не ясно, почему в одном случае образуется алмаз, а в другом — графит. Даже когда А. И. Лейпунский в 30-х годах рассчитал термодинамические условия образования алмаза, этому не очень-то верили. Вообще в то время еще не учитывали минералообразующее значение давления. Например, когда выяснилось, что общая плотность Земли около 5,5 г/см3, была составлена модель Земли, где ядро состояло из тяжелых металлов. Когда наш крупный петрограф В. Н. Лодочников в 1936 г. высказал предположение о том, что в глубинах Земли могут существовать неизвестные плотные модификации обычных для поверхности минералов, то em гипотеза была сначала принята как маловероятная. Однако прогресс техники убедил всех в справедливости такого взгляда.

Пожалуй, наиболее отчетливо это показали опыты с кварцем. Обычный кварц представляет собой чистую окись кремния, имеет плотность около 2,6 г/см3 и относительно низкий показатель преломления. В 50-х годах американец Л. Коэс в лаборатории при давлении около 30 тыс. атм закристаллизовал кварц в новую форму высокоплотной кремнекислоты. Плотность этой формы была больше 3 г/см3, да и светопреломление выше, чем у обычного кварца. Надо сказать, что особого впечатления это открытие на научную общественность не произвело. Однако другой американец, китайского происхождение Е. Чао, изучавший Аризонский метеоритный кратер, образовавшийся в результате удара большого метеорита о Землю, предположил, что именно здесь могла образоваться подобная высокоплотная разновидность кремнекислоты, и начал ее разыскивать. Очень скоро удалось обнаружить среди образцов породы, претерпевших удар, кристаллики именно этой кремнекислоты, которую Чао в честь ученого, впервые получившего ее в лаборатории, назвал коэситом.