Где искать куллинаны

Кристаллы природного алмаза

Кристаллы природного алмаза, извлекаемые из алмазосодержащей породы, не все одинаковы. Никто не знает, каким может быть самый маленький, но с кристалликами весом в десятую или даже сотую долю миллиграмма уже имели дело. А самый большой из них, знаменитый "Куллинан", весом более полукилограмма, а точнее, 621,2 г, или 3106 каратов, был всего лишь обломком кристалла куда большего. Такова известная пока шкала: крайние представители различаются по весу почти в сто миллионов раз.

Алмазы ювелирного качества, идущие на изготовление бриллиантов, ценятся по-разному. С увеличением веса от десятых долей карата цена растет почти квадратично. Это несколько условно, потому что самые большие кристаллы в таком случае вообще не имели бы цены. Да они фактически ее и не имеют, держат их в музеях, дарят королям, а если и пускают в продажу, то только с аукциона - кто даст больше. Найти большой кристалл ювелирного качества весом в сто каратов (20 г) или сотню кристаллов весом по одному карату каждый - разница огромная.

Большие алмазы ищут издавна. И проходят они через историю, оставляя яркий след. Но это история войн, похищений, рыкупов, придворных интриг. Многое могли бы рассказать о страстях человеческих исторические камни, осевшие в музеях различных стран и в сокровищницах сильных мира сего, если их как следует порасспрашивать. Но можно задавать им и другие вопросы. Ну, скажем, какова была первоначальная форма камня, до огранки. Классический пример исследования такого рода можно найти у А. Е. Ферсмана р его знаменитых описаниях камней Алмазного фонда СССР, известных под именами "Орлов" и "Шах". Или вопросы, связанные с очень давними временами, из кристаллического детства гигантов: как они сумели вырасти такими большими, какой "кашей" их кормили? Или из нашего времени - где их лучше искать, в какой из десятков и сотен кимберлитовых трубок, по которым алмазы поднимались с чудовищных глубин к земной поверхности?

На последний вопрос ищут ответа уже более ста лет. Ведь это крайне важно для экономики алмазодобывающей промышленности. За такой срок набрана огромная статистика, и говорит она совершенно удивительные вещи. Оказывается, что из десятков разрабатываемых коренных месторождений особо крупные кристаллы находят только в единичных. Такова, например, знаменитая трубка "Премьер" в Южной Африке, та самая, где в 1905 г. нашли "Куллинан". И нашли-то ведь как интересно: обломок огромного октаэдрического кристалла торчал из стенки забоя. До сих пор в этой трубке продолжают находить очень большие кристаллы. В других трубках среднее содержание кристаллов на тонну породы может быть гораздо выше, но ничего даже близкого по размерам и количеству гигантов там нет. В маленьком африканском государстве Лесото есть трубки очень бедные, найти алмаз там, хоть какой, намного труднее, чем в других местах. Но их все же разрабатывают, и это считается выгодным, по крайней мере когда на рынках сбыта высокая конъюнктура. Потому что на фоне исключительной бедности особо крупных ювелирных кристаллов извлекают отсюда куда больше, чем из трубок богатых. А стоит каждый такой кристалл миллионы.

Теперь поставим вопрос так: нужно ли иметь столетний опыт, чтобы оценить вероятность находки особо крупных кристаллов в каждой трубке? Или это абсолютно случайные находки и единственный способ - копать все подряд, только тогда что-нибудь узнаешь?

Зовут на помощь физиков. Прежде всего следует выяснить, чем, кроме размера, отличаются особо крупные кристаллы от общей массы. И физики приходят, приходят со своими приборами, спорами, таблицами, системами классификации, каждый со своими собственными представлениями об алмазе. Для физика алмаз - это объект исследования: для физика - твердотельщика - самое твердое тело, для оптика - неисчерпаемый кладезь интереснейших оптических эффектов, для специалиста по полупроводникам - матрица для создания полупроводниковых приборов, для радиационщика - объект для облучения электронами, нейтронами, гамма-квантами. В общем, никакого уважения к ювелирным достоинствам. И большой кристалл тут же хочется распилить на куски, растащить их по лабораториям и изучать, изучать... Но большие кристаллы эти ограниченные алмазов владельцы обычно не дают распиливать. А просто спрашивают, что вы можете сказать об их особенностях. И приходится идти на компромисс со своими желаниями, модернизирован методики, приспосабливая их к громадным кускам которые через полчаса отберут и уже навсегда. Что за чудеса! Это же безазотные алмазы типа II, их ведь и среди сотни обычных кристаллов встретить не так просто, а тут, на тебе, такие громадины - и безазотные.

Рис. 6. Это знаменитый 'Куллинан' весом в 3106 каратов в ¹/₂ натуральной величины. В первый раз его раскололи по спайности на три куска, они тоже перед вами. Нынешняя его цена - 94 тонны чистого золота

Итак, примесный азот. Ох уж этот азот, нигде без него не обходится. Недаром постороннему человеку случайно забредшему на "алмазную" конференцию в последние четверть века, могло показаться, что алмаз состоит из азота - слово "углерод" услышишь теперь реже. Даже когда азота очень мало и появляется приставка "без", она почти не слышна, а "азот" так и бьет но барабанным перепонкам.

Впервые азот в алмазах обнаружен в 1959 г. Кайзером и Бондом; оказалось, что именно с его содержанием связано известное деление алмазов на типы I и II по физическим свойствам (Роберсон, Фокс и Мартин, 1934 г.). Минералоги заинтересовались сразу: откуда азот взялся в алмазах, да еще так много, до нескольких десятых долей процента? Ответить оказалось нетрудно: азот входит в кристаллы непосредственно при росте (Милледж, Майер, 1962 г.). Значит, условия роста азотных кристаллов типа I и безазотных типа II различались. Но чем? Какие кристаллы росли раньше, азотные или безазотные? Может, безазотные - более глубинные?

Вопросов много, всех не перечислишь. И они отнюдь не абстрактны. Ответив на них, можно понять, как вырос безазотный "Куллипан". А поняв, научиться выращивать такие кристаллы самим. Да что там выращивать, хотя бы найти еще несколько, ведь каждый из них бесценен.

Известно, что безазотные кристаллы среди общей массы природных алмазог. редки, их содержание обычно около 1 %, а то и меньше. Такова мировая статистика. А как в каждом коренном месторождении, именной кимберлитовой трубке?

На этот вопрос можно ответить с помощью кривых распределения кристаллов по содержанию азота, так называемых гистограмм. Метод предложен новосибирскими неорганиками (Е. В. Соболев, С. В. Ленская, 1965 г.), суть его в следующем. Для нескольких десятков кристаллов каждого месторождения определяется содержание азота, обычно в самой распространенной А-форме, затем весь интервал разбивается на части и подсчитывается число кристаллов, попадающих в каждую часть. Выяснилось, что, имея сотню кристаллов из каждого месторождения, можно получить достаточно устойчивую кривую распределения, которая уже не изменится, если кристаллов будет исследовано намного больше - двести, пятьсот, тысяча и т. д. Такие кривые Распределения для каждой трубки оказались довольно плавными (Е. В. Соболев, В. Н. Квасница, 1972 г.) одним основным и иногда со вторым побочным максимумом (Е. В. Соболев, Ю. М. Биленко, 1978 г.). Для россыпей картина может быть совсем другой-сразу несколько сравнимых максимумов. Значит, и питались россыпи из разных трубок. Безазотные кристаллы трубок обычно попадают на крыло кривой распределения. Если основной максимум лежит в высокоазотной области, крыло кривой довольно слабое, безазотных кристаллов очень мало, гораздо меньше стандартного процента, а образцов с предельно низким содержанием азота может не быть совсем. Если максимум в низко-азотной области, крыло выражено гораздо четче, безазотных кристаллов больше. Так ведут себя все трубки, по которым уже прошелся метод, в Африке, Азии, Австралии. Оказалось, что есть в семействе трубок и уникумы, в которых обычное соотношение между азотными и безазотными кристаллами становится обратным: безазотных гораздо больше. Но на общей усредненной статистике это почти не отражается - ведь среднее содержание алмазов в уникумах очень низкое.

А как ведет себя в этом отношении трубка "Премьер", где нашли "Куллинан" и еще немало гигантов? Как там с азотом? И выясняется, что из многих разрабатывающихся трубок Южной Африки эта - самая малоазотная. По сравнению с другими трубками максимум на кривой распределения у нее сдвинут в низкоазотную сторону.

Интересно, что это обстоятельство привело к появлению любопытной теории о том, что начинают кристаллы природного алмаза расти как безазотпые. Дело в том, что статистические исследования алмазов трубки "Премьер" проведены на очень мелких кристалликах и отнесение их к типам I и II сделано не на количественной, а на качественной основе (Толанский с соавт., 1967 г.). И вот для трубки "Премьер" в число безазотных попало около 90 % микрокристаллов. Пошли слухи, что начальная зона многих крупных кристаллов безазотна. Идея понравилась, о ней стали говорить как о закономерности. Пришлось ставить специальный доклад на международном совещании минералогов в Новосибирске (Е. В. Соболев, Ю. М. Биленко, 1978 г.), сопоставлять кривые распределения для микрокристаллов и обычных образцов из нескольких трубок, приводить топограммы по азоту для пятидесяти разрезанных кристаллов. И убеждать специалистов, что максимумы кривых распределения алмазов по азоту для одного и того же месторождения не смещаются с размерами кристаллов, по крайней мере если идти от каратников в меньшую сторону на несколько порядков. Можно говорить лишь о некотором подъеме как низко азотного, так и высокоазотного хвостов у самой мелочи, что явно связано с меньшей ролью усреднения по зонам. И ни в одном из распиленных кристаллов не удалось найти начальной безазотной зоны, хотя такие зоны попадались и посередине, и в конце. Не подтвердилась, значит, закономерность; по крайней мере, теперь ясно, что общего характера она не имеет. А изучение сорока кристаллов, которые росли рядом в одном куске материнской породы, так называемом эклогитовом ксенолите, показало, что различаются они по содержанию азота более чем на порядок и их кривая распределения практически совпадает с основной частью кривой распределения обычных кристаллов этой же трубки.

Рис. 7. Так выглядят кривые распределения алмазов по содержанию основной формы азота. Этот метод сейчас широко используется для описания кристаллов разных месторождении (а). Посмотрите, какая огромная разница может быть между двумя трубками 5 и 6. А вот микрокристаллы (сплошные линии) и обычные алмазы (пунктир) двух месторождений имеют сходные кривые (б). Правда, если они сильно различаются по морфологии, то здесь еще как получится. Например, в трубке 6 сходство оказалось не таким уж хорошим

Значит, кристаллы с очень низким содержанием азота, которые обычно называют безазотными, не обязательно росли намного раньше азотных или совсем в другом месте. Они могли расти и рядом с азотными, позже них, или раньше, или вместе, т. е. условия их роста могли возникать эпизодически во время нарастания азотных кристаллов. Но вот в некоторых очагах кристаллизации алмазов условия роста безазотных кристаллов могли поддерживаться очень долго, что конечно, сразу сказалось на статистике отдельных трубок по азоту. Именно в этих очагах и выросли безазотные гиганты типа "Куллинана". Добавим, что только здесь находят и уникальнейшие полупроводниковые алмазы типа IIв красивого голубого цвета, в которых мало азота и лишь чуть-чуть больше бора. А в других трубках хоть сто лет ищи голубых красавцев - ни одного!

Скажем прямо: что это за условия - так пока и неясно. Есть, конечно, у ученых идеи на этот счет, мнения, но и только. Но тот факт, что безазотность и гигантизм в алмазном мире связаны^*, очень ценен. Отсюда прямой вывод: вероятность найти гигант в низкоазотном месторождении намного выше. Правда это не очень приятно для обогатителей: в малоазотных трубках содержание кристаллов может быть очень низким. Но если речь идет о ювелирном сырье - тут уж не разбирают, ведь такие уникальные образцы бесценны. Так теперь и ищут гиганты, ищут в Африке, Азии, Австралии...

^* (Как показало специальное исследование, к безазотным от носятся и исторические камни Алмазного фонда СССР - "Орлов" и "Шах".)

Интересно, отыщут ли где-нибудь ювелирный алмаз больше "Куллинана"- находки давностью более трех четвертей века? И как бы не раздробить его в сложной обогатительной цепочке на современных фабриках. Вспомните, как нашли "Куллинан": торчал алмазище прямо из стенки забоя. Попади он вместе с породой на фабрику, где гарантия уцелеть? А сколько таких куллинанов за сто лет могли разбить на фабриках... Тверд, конечно, алмаз, но и очень хрупок.

Правда, хрупкость алмаза - не только беда, иногда и благо. Два точных, резких, направленных удара но "Куллинану"- и вот он уже расколот по спайности на три больших куска. А всего из него изготовлено 105 бриллиантов самых разных размеров. Наиболее крупные из них, целая династия пронумерованных по ранжиру "Куллинанов", выставлены для обозрения в лондонском Тауэре. И "Куллинан Первый" весом 530 каратов, и "Куллинан Второй" весом 312 каратов - в бриллиантовом мире до сих пор чемпионы.