Природные алмазы — это невероятно востребованные во всем мире минералы, которые ценятся как в ювелирном деле, так и во множестве сфер промышленности, где требуется эталонная твердость. Они представляют собой особую форму, или аллотроп, углерода — ключевого элемента в составе ископаемого угля. Бытует мнение, что алмаз — это и есть уголь, но сильно спрессованный в земных недрах. Однако в природе всё устроено совершенно иначе. Давайте попробуем разобраться, в каких условиях образуются природные алмазы и как они становятся доступны для добычи.
Если бы мы могли свободно и безопасно погружаться вглубь Земли, то заметили бы, что давление и температура постоянно растут. Например, на дне Кольской сверхглубокой скважины, на глубине 12 километров, температура достигает 220 °C, а давление в 1 000 раз превышает атмосферное. А в земной мантии, на глубинах 150 – 200 километров условия становятся и вовсе немыслимыми: 900 – 1 300 °C и от 45 до 60 тысяч атмосфер. То есть, помимо воздействия экстремального жара, на каждый квадратный сантиметр пород давит порядка 45 – 60 тонн. Это вынуждает широко представленные в мантии атомы углерода, из которых образуются алмазы, прижиматься друг к другу как можно плотнее.
Этот процесс растягивается на десятки и сотни миллионов лет — алмазы «растут» буквально атом за атомом. В мантийных условиях углерод прессуется таким образом, что формируется кубическая кристаллическая решетка. Внутри нее каждый атом ковалентно соединен с четырьмя другими атомами, располагаясь строго по центру правильной пирамиды. Так формируется масштабная, идеально симметричная и жесткая трехмерная сеть, в которой нет отдельных молекул — весь алмаз можно условно назвать единой огромной молекулой. Секрет невероятно высокой твёрдости алмаза объясняется именно его конструкцией — нагрузка равномерно распределятся по всем вершинам этих микроскопических «пирамидок».
Конечно, мы ни за что не смогли бы добывать алмазы непосредственно из мантии — необходимо, чтобы они перемещались в земную кору, как можно ближе к поверхности. На глубине магма насыщается углекислым газом и водяным паром, из-за чего начинает давить на кору. Когда в коре образуются трещины, из-за разницы давлений вся эта масса устремляется вверх, подобно тому, как взболтанный газированный напиток «бьет фонтаном» из бутылки. Так образуются кимберлитовые трубки — вертикальные туннели, по которым магма выносит захваченные по пути алмазы ближе к поверхности Земли.
Алмазы, которые люди добывают из месторождений, даже по геологическим меркам сформировались очень давно — возраст природных минералов варьируется от 1 до 3,5 млрд лет. Для сравнения — динозавры вымерли 66 млн лет назад, а первые деревья появились около 400 млн лет назад. Когда сформировалось большинство алмазов, на нашей планете доминировали простейшие бактерии или только-только начинали развиваться многоклеточные организмы. Возвращаясь к началу статьи, отметим, что алмазы образовались на нашей планете гораздо раньше угля, залежи которого формировались из органических остатков примерно 300 млн лет назад.
