Алмаз - царь драгоценных камней

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

тема

Алмаз - царь драгоценных камней

Введение

Алмазы являются важным сырьем и широко используются в народном хозяйстве. В последние годы спрос на алмазное сырьё резко возрастает во всем мире. Алмазы находят всё большее применение в разных областях промышленности: используются в сложной космической технике (оптические приборы), в горной добывающей и обрабатывающей промышленности. В то же время месторождения алмазов распространены в мире неравномерно, так как алмазовмещающие породы имеют древний возраст и размещаются в пределах древних структур. В мире происходит выработка и доразведка существующих месторождений и поиск новых крупных алмазоносных районов. Анализ основных гипотез происхождения алмазов и размещения древних пород позволяют оценить перспективы добычи алмазов в разных странах мира. В этом и заключается актуальность выбранной темы исследования.

Цель исследования - проанализировать основные гипотезы происхождения алмазов, их свойства, запасы и добычу в связи с особенностями и закономерностями их размещения.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

рассмотреть основные гипотезы происхождения природных алмазов;

описать свойства и применение природных алмазов;

выявить основные алмазоносные провинции России и мира.

Объект исследования - природные алмазы.

А чтобы выполнить поставленные задачи, я решила:

Познакомиться с музеем Кимберлитов в городе Мирный.

Побывать в деловой (производственной) библиотеке для знакомства с информационной базой.

Изучить доступную периодическую литературу (газеты «Вестник АЛРОСА») в городской библиотеке.

Познакомиться с фотоэкспозициями, посвящёнными изделиям из алмаза, в журналах, книгах, Интернете.

Объект исследования - природные алмазы.

Предмет исследования - проблемы происхождения алмазов, их свойства и географическое размещение основных алмазоносных провинций.

Методы исследования: анализ геологической и географической литературы, исторический, картографический, статистический.

Алмаз - царь камней

Алмаз называют царем драгоценных камней. С древних времен алмаз за несравненную красоту и необычайную игру света почитался величайшим сокровищем. В Библии описывается нагрудник иудейского первосвященника, украшенный 12-ю драгоценными камнями, в том числе камнем «яхалом», который обычно переводят, как «алмаз». Древние греки имели сведения об алмазе, и само название этого драгоценного камня пришло в большинство языков от греческого слова «адамас»: это «diamante» на английском, немецком, французском, «ал-мас» на арабском, «алмаз» на русском.

Алмазы украшали статуи богов и венчали короны владык, за алмазы отдавали целые государства и города. Древние полагали, что если алмаз является самым твёрдым веществом, то он должен быть и самым прочным. На самом деле алмаз сочетает парадоксальные качества - он тверд и хрупок одновременно.

В течение долгого отрезка времени Индия была единственной страной, где находили и добывали этот минерал. Значительно позже алмазы были обнаружены в Бразилии, в позапрошлом веке - в Африке, а в прошлом - в России, Австралии, Северной Америке и Китае. Ныне лишь на одном континенте - в Антарктиде - не известны их месторождения. Месторождения алмаза известны в Индии с 800 г. до н.э. Алмазы находили в песчаниках речных отложений. Основная часть добываемого в прошлом алмаза приходилась на "рудники Голконды", расположенные южнее г. Голконда (ныне - штат Андхра-Прадеш). Из Индии происходят исторические яркоокрашенные синие, зеленые и красные кристаллы алмазов. До X века почти все найденные в Индии алмазы не выходили за пределы этой страны, и только позднее они получили распространение в других странах Востока, а потом и в Европе.

В Бразилии в XVIII веке были открыты новые алмазные месторождения. В течение следующих полутора веков страна стала главным мировым поставщиком алмазов и оставалась им вплоть до открытия месторождений Южной Африки! Индийские месторождения, эксплуатировавшиеся на протяжении многих сотен лет, не могли конкурировать с нетронутыми запасами Бразилии, а с открытием южноафриканских месторождений индийские алмазы стали играть еще более скромную роль на мировом рынке.

Первая алмазная трубка. Первая из открытых трубок была размером четыреста на триста метров, площадь других была почти такой же или немного меньшей. Через несколько лет интенсивных разработок выяснилось, что по мере углубления сечение трубок уменьшается, и что они имеют форму воронки. В трубках была порода, напоминавшая рыхлую глину и прозванная за свой цвет «желтой землей». Алмазоносная порода получила название кимберлит по одной из трубок, вначале носившей неблагозвучное имя «Новая лихорадка», а потом переименованной в честь министра по делам колонии лорда Кимберли.

Кимберлит в основном состоит из оливина, придающего ему характерный цвет, а также из множества самых разнообразных минералов. Через сто лет после начала освоения южноафриканских копей было установлено, что кимберлит не является единственной алмазосодержащей породой. В Австралии были открыты трубки, заполненные лампроитом, отличающимся от кимберлита высоким содержанием титана и оксида калия. И кимберлит и лампроит представляют собой магматическую ультраосновную породу, поднявшуюся из раскаленных недр по узким тоннелям, которые были пробиты в земной коре чудовищной силы взрывами. Поэтому кимберлитовые и лампроитовые трубки часто называют трубками взрыва.

Физико-механические свойства. Главные отличительные черты алмаза -- высочайшая среди минералов твёрдость. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе -- всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие пленки не образуется ,коэффициент трения возрастает и достигает 0,5-0,55. Низкий коэффициент трения обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание , которая превышает износостойкость корунда в 90 раз , а других абразивных материалов - в сотни и тысячи раз. В результате , например , при шлифовании изделий из твердых сплавов алмазного порошка расходуется в 600-3000 раз меньше ,чем любого другого абразива. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению со всеми известными в природе материалами)модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.

Термические свойства. Температура плавления алмаза составляет 3700-4000 С. На воздухе алмаз сгорает при 850-1000 С, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720-800 С, полностью превращаясь в конечном счете в углекислый газ. При нагреве до 2000-3000 С без доступа воздуха алмаз переходит в графит.

Рассматриваемый минерал обладает исключительно высокой теплопроводностью ,что обусловливает быстрый отвод тепла ,возникающего в процессе обработки деталей инструментом , изготовленным из него. Кроме того ,для алмаза характерен низкий температурный коэффициент линейного расширения (ниже , чем у твердых сплавов и стали). Это свойство алмаза учитывается при вставке его в оправу из разных металлов и других материалов.

Химический состав. Бесцветные разности алмаза представляют собой чистый углерод. Но есть окрашенные и непрозрачные алмазы, они содержат примеси двуокиси кремния (SiO₂), окиси магния (MgO), окиси кальция (СаО), закиси железа (FeO), окиси железа (Fe₂O₃), окиси алюминия (А1₂О₃), окиси титана (ТiO₂); в виде включений встречаются графит и другие минералы.

Цвет. Алмазы бывают бесцветными, водянопрозрачными или желтоватыми, а также могут иметь буроватую, зеленоватую окраску [55]. Реже встречаются голубые, серые, синие, розовые алмазы. Бывают даже чёрные алмазы (Приложение 2). Почему окрашивается алмаз, до конца не ясно. Вероятно, в этом «виноваты» изменения, несовершенства кристаллической структуры некоторых кристаллов [25]. Они могут быть связаны с внедрением в кристаллическую структуру «чуждых» атомов, например азота или никеля, а могут вызываться «поломками» кристаллической решётки под действием радиации [23, 36].

Блеск. Алмазный.

Прозрачность. Прозрачный, мутный.

Сингония. Кубическая.

Кристаллическая структура. Гранецентрированная решётка куба; каждый атом окружен четырьмя другими, расположенными по тетраэдру.

Спайность. Совершенная по октаэдру (111), хрупкий.

Оптические свойства. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в желтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьирует от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Показатель преломления в пределах одного кристалла может быть различен; среднее значение его для природных алмазов 2,4165, для синтетических алмазов 2,4199. Они очень высоко ценятся и исключительно редки.

Одним из важнейших свойств алмазов является люминесценция. Под действием видимого света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать - светиться различными цветами. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из природы: на обогатительных фабриках с помощью рентгеновских лучей алмазы отделяют от вмещающей породы.

Магнитные свойства. Алмаз относится к немагнитным минералам, но некоторые их разновидности имеют слабые парамагнитные свойства, которые в основном связаны с присутствием примеси азота. Иногда магнитные свойства придают алмазам и механические включения в них магнитных минералов - магнетита и ильменита. Это необходимо учитывать при извлечении алмазов из породы, так как при магнитной сепарации алмазы будут попадать в магнитную фракцию и могут быть пропущены.

Электрические свойства. Алмаз относится к изоляторам: его удельное электрическое сопротивление очень велико. Некоторые кристаллы, однако, имеют низкое удельное сопротивление и обладают свойствами полупроводников. Удельное электрическое сопротивление алмазов (полупроводниковые) составляет 1 - 10 Ом/см, других алмазы - до 1010 Ом/см.

Прочие свойства. Алмаз - минерал весьма устойчивый. Он не поддается воздействию самых сильных кислот и их смесей (соляной, серной, азотной, плавиковой, «царской водки»), даже доведённых до температуры кипения. Не реагирует он и со щелочами.

Однако алмаз легко окисляется и сгорает в смеси соды с расплавленной натриевой или калиевой селитрой. В порошке он сгорает на платиновой проволочке с образованием двуокиси углерода (СО₂).

Расплавленные карбонаты щелочей при 1000-1200?С также окисляют алмаз. При нагревании до 800?С в присутствии железа или сплавов на его основе алмаз растворяется, поэтому алмазные резцы не применяются при обработке стали и чугуна.

Диагностика алмаза. Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки. алмаз кимберлит лампроит порода

Применение природных и искусственных алмазов. Алмазы издавна использовались в качестве самых изысканных украшений. Ювелиры разделяют алмазы почти на тысячи сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов.

Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в самых различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости стирания, в 150 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз лучше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготовления резцов. Благодаря этому свойству алмаз применяется при бурении горных пород.

Исключительная твёрдость алмазов позволяет использовать их при механической обработке самых разнообразных материалов, для протягивания (волочения) тонкой проволоки, в качестве абразива и т.п. Более половины добычи технических алмазов идёт на изготовление специального инструмента для обрабатывающей промышленности. Применение алмазных резцов и свёрл на обработку цветных и черных металлов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других синтетических веществ даёт огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента.

Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробления низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производству синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах, мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные свёрла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твёрдых и хрупких материалах.

В России после открытия якутских месторождений была создана алмазодобывающая промышленность. В значительных масштабах у нас производятся и синтетические алмазы. В настоящее время они находят всё большее применение в разных отраслях хозяйства.

Синтезированные алмазы не являются аналогами природных. Это означает, что в лабораторных условиях ещё не разработан способ синтеза алмазов аналогичный тому, который реализуется в природе.

История добычи алмазов в России. В России первый алмаз был найден 4 июля 1829 года на Урале в Пермской губернии на Крестовоздвиженском золотом прииске четырнадцатилетним крепостным Павлом Поповым, который нашёл кристалл, промывая золото в шлиховом лотке. Первый алмаз в Сибири был намыт также из шлиха неподалеку от города Енисейска в ноябре 1897 года на реке Мельничной. Размер алмаза составлял 2/3 карата. Из-за малого размера обнаруженного алмаза, и недостатка финансирования разведка алмазов не велась. Следующий алмаз был обнаружен в Сибири в 1948 году.

Поиск алмазов в России вёлся почти полтора века, и только в середине 50-х годов были открыты богатейшие коренные месторождения алмазов в Якутии. 21 августа 1954 года геолог Лариса Попугаева открыла первую кимберлитовую трубку «Зарница». Следующей стала трубка «Мир». По разведанным запасам алмазов Россия занимает первое место в мире. Прогнозные ресурсы алмазов в 3-4 раза превышают разведанные запасы, что обеспечивает благоприятную перспективу развития алмазодобывающей отрасли страны.

Якутская алмазоносная провинция расположена в Западной Якутии, в бассейне рек Вилюй, Мука, Оленек и др. Первые алмазы обнаружены в 1949 г., на р. Вилюй, первое коренное месторождение алмазов трубка «Зарница» открыто в 1964 г., трубка «Мир» - в 1955 г. Высокоалмазная трубка «Мир» занимает по содержанию алмазов второе место в мире. Трубка «Мир» отработана карьером до глубины 525 м. Открытые горные работы на трубке прекращены с 1 мая 2001 г., а рудник находится на консервации для подготовки подземной отработки более глубоких горизонтов - поскольку разведано, что глубина залегания алмазов в «Мире» превышает километр.

Якутская алмазоносная провинция охватывает центральную часть Сибирской платформы. Выделены алмазоносные районы: Далдыно-Алакитский, Малоботуобинский, Анабарский и др. В составе этих районов расположены кимберлитовые поля с кустообразным или цепочечным размещением трубок взрыва (диатрем). На поверхности трубки имеют форму эллипса размером от нескольких, до 600 м в диаметре, в разрезе - конусообразные, обращенные конусом вниз.

Россыпные месторождения тесно связаны с коренными. В Якутии увеличивается добыча алмазов из россыпей в связи с освоением месторождения Эбелях. Большинство алмазов бесцветные. Кристаллы в основном мелкие, но встречаются и сравнительно крупные. В Якутии найдены самые крупные в нашей стране алмазы - только огромных камней, вес которых превысил 100 карат, было около двух десятков. Самый крупный алмаз - имени XVI съезда КПСС - имел массу 342,5 карат и найден 14 января 1981 года.

Разведанные и утвержденные запасы алмазов в России кратно превышают запасы промышленных категорий, погашенные алмазодобывающими предприятиями за весь период существования в Якутии алмазной отрасли (с января 1957 г. и по настоящее время) Реализация прогнозных ресурсов кратно увеличит месторождения разведанных алмазов. В данный момент существующая прогнозная оценка алмазных ресурсов намного занижает реально существующие запасы алмазов в земной коре на территории Российской Федерации. Так, в Западной Якутии открыта новая кимберлитовая трубка, обещающая стать крупным источником добычи алмазов. Это уже второе алмазное месторождение, обнаруженное в этом районе. В 1994 г. была найдена алмазоносная трубка «Ботуобинская».

Огранка алмазов

Виды огранки алмазов

Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Основными типами огранки являются:

круглая (со стандартным числом 57-ми граней)

фантазийная, к которой относятся такие виды огранки:

«овальная»;

«груша» (одна сторона овала -- острый угол);

«маркиза» (овал с двумя острыми углами, в плане похож на стилизованное изображение глаза);

«принцесса»;

«радиант» и пр.

Основными центрами огранки бриллиантов являются: Индия, специализирующаяся преимущественно на мелких бриллиантах массой до 0,30 карата. Израиль, гранящий бриллианты массой более 0,30 карата. Китай, Россия, Украина, Таиланд, Бельгия, США. При этом в США производят только крупные высококачественные бриллианты. Китае и Таиланде -- мелкие, в России и Бельгии -- средние и крупные. Подобная специализация сформировалась в результате различий в оплате труда огранщиков.

Заключение

Считаю, что моя созданная исследовательская работа была очень большая. В дальнейшем с этой темой буду участвовать научно-практическом конференции. Задачи, поставленные в начале работы, были выполнены. Были полностью раскрыты такие темы, как исторические сведения об алмазах, обработке алмазов и их свойствах. Мною был найден очень интересный материал о ювелирном искусстве, о первых находках алмазов в России. Интересны и сведения об использовании алмазов в промышленности и их роли. Данный материал вместе с Презентацией могу использовать в качестве пособия для знакомства с миром алмаза на классном часе. Могу, взяв доступный материал для школьников младших классов, провести с ними беседу по этой теме. Ведь мы живём в «алмазной» провинции, и не знать ничего об алмазах было бы так печально!

По сей день алмаз остается одновременно и ювелирным украшением и незаменимым инструментом, применяющимся в различных отраслях промышленности. Тайны алмаза продолжают волновать людей. Будущее поколение, возможно, сможет постичь тайну алмаза

Список литературы

1. «Алмазы России-Саха», РОССПЭН, Москва, 2005

2. Антонов А., «Солнечный камень», М. 2000

3. Пискунов В., «Алмазный меридиан», М. 2001

4. Рыбаковский Э., «Звёздный час», М., 1999

5. Степанов С. «АЛРОСА. Прошлое и настоящее», М. 2001

6. Газеты «Вестник АЛРОСА» за 2007-2012 годы.

7. Газета «Якутия», 2010, №43

Размещено на Allbest.ru