Алмазов — хоть греби лопатой

В середине сентября мировой рынок алмазов и бриллиантов подвергся шокирующему удару. На международном инновационном форуме «Интерра-2012» в Новосибирске выступил директор Института геологии и минералогии (ИГМ) академик Николай Похиленко. Он заявил, что в Якутии открыты грандиозные месторождения алмазов. Найденные участки содержат минимум в 30 раз больше драгоценных камней, чем все остальные разведанные на планете месторождения.

Впрочем, рынок бриллиантов находка вряд ли серьезно заденет, поскольку алмазы из Попигайской котловины мелкие и невзрачные. А вот в обрабатывающей промышленности возможен настоящий бум: эти камешки минимум в полтора раза тверже обычных алмазов — как природных, так и искусственных.

Академик рассказал, что таинственная Попигайская котловина диаметром около 100 километров расположена на границе Красноярского края и Якутии, к юго-востоку от полуострова Таймыр. В середине 1960-х годов экспедиция Всесоюзного геологического института имени Карпинского (ВСЕГЕИ) под руководством Виктора Масайтиса определила, что котловина является метеоритным кратером. Ученые установили, что кратер возник около 35 миллионов лет назад, когда в этом районе упал астероид диаметром около 7 километров.

Уже экспедиция Масайтиса обнаружила в месте падения метеорита импактные породы - расплавленные в результате удара минералы, в числе которых были найдены и довольно невзрачные мелкие алмазы. По словам Похиленко, тогда эти работы были засекречены: «Результаты шли напрямую в Политбюро, минуя министра геологии». Но когда выяснилось, что импактные алмазы имеют только техническое качество, эти месторождения решили не разрабатывать.

Дело в том, что в 1980-е годы в СССР была принята стратегия на развитие инновационных, как сказали бы сейчас, технологий. В алмазной промышленности это означало строительство заводов по производству синтетических алмазов, которые производились чуть ли не тоннами и были дешевы. Поскольку Попигайская котловина труднодоступна, внимание к ней угасло.

Алмазы? Не алмазы!

Однако после распада Советского Союза секретность с Попигайской впадины была снята. А три года назад специалисты ИГМ возобновили исследования «камешков», причем в сотрудничестве с учеными из киевского Института сверхтвердых материалов им. Бакуля. И тут выяснилось, что абразивная способность попигайских импактных алмазов намного выше, чем у их синтетических и природных «братьев». Это стало настоящим открытием.

Естественно, ученые стали более внимательно исследовать структуру кристаллов. Оказалось, что она очень сильно отличается от «нормальных» алмазов.

Кристаллическая структура алмазов. Вверху - гексагональная форма

«Это очень сложный агрегат, соединение двух разных молекулярных структур, и преобладают в нем две формы - стандартный кубический алмаз и гексагональная фаза углерода, которая называется лонсдейлит. Она тверже и плотнее, чем обычный алмаз, и образуется при более высоких значениях температуры и давления», - сказал Похиленко.

Лонсдейлит - одна из форм кристаллической структуры углерода, открытая в 1960-е годы. Связи между атомами в нем образуют не пирамидальные, а шестиугольные структуры, листы, напоминающие графен, но сдвинутые относительно друг друга и связанные очень прочной химической связью.

«Это вообще не алмаз, - заявил академик. - Твердость данной формы углерода (лонсдейлита) в 1,54 раза выше, чем у алмаза. Доля лонсдейлита в некоторых образцах может достигать 70%».

Он пояснил, что данное вещество возникло из графита в момент падения Попигайского метеорита, когда давление достигало 1,5 миллиона атмосфер, а температура - около 3 тысяч градусов. Твердость алмазов различна в разных направлениях их кристалла. А попигайские алмазы - это агрегации микроалмазов, очень прочно спаянных. Их труднее распилить, чем обычный алмаз. Именно такая структура попигайских «камешков» препятствует их использованию в ювелирном деле. Бриллиант из них не выйдет, после шлифовки он не будет сверкать, как настоящий, а скорее будет напоминать отшлифованный до зеркального блеска металл или, в лучшем случае, стекляшку.

Революция будет

После получения таких данных российские ученые обратились к специалистам мирового рынка для оценки ситуации. В исследовательском центре компании Baker Hughes им ответили, что если бы у импактных алмазов абразивная способность была выше хотя бы на 20%, чем у природных алмазов, то это произведет революцию в инструментальной промышленности. «А абразивная способность порошков из импактных алмазов по сравнению с синтетическими и лучшими образцами порошков из природных алмазов была в два раза выше, а отдельные образцы дали превышение в 2,4 раза», - сказал Похиленко.

«Это значит, - продолжил он, - что из некоторых областей обрабатывающей промышленности они могут вытеснить синтетические алмазы, например в ювелирной сфере, в производстве турбин, точных деталей для самолетов, там, где нужна точная механика, а также при изготовлении композитных материалов, например, изностойких подшипников скольжения».

Миллиарды карат

На данный момент в Попигайской котловине разведаны два месторождения импактных алмазов - «Ударное» и «Скальное». Запасы первого оцениваются в 7 миллиардов карат, второго - в 140 миллиардов карат. То есть, запасы «Скального» в 30 раз превышают все запасы всех «обычных» алмазов во всем мире, которые оцениваются в 5 миллиардов карат, а весь мировой объем добычи алмазов не превышает 124 млн карат. При этом площадь «Скального» очень небольшая, это лишь 0,3% от площади всего кратера.

«Если взять весь кратер и нынешнее потребление синтетических технических алмазов, то его на весь мир хватит где-то на 3 тысячи лет», - утверждает академик.

По его оценке, рыночная цена попигайских импактитов может составить 2-2,5 доллара за карат, а себестоимость добычи при существующих технологиях - 0,6-0,7 доллара за карат. При этом содержание алмазов на «Скальном» - от 20 до 100 карат на тонну.

Заместитель директора института Якутнипромалмаз Геннадий Никитин предостерегает: «Попигайские алмазы могут перевернуть все, и что тогда будет с ценами на этом рынке – непонятно. Стоимость импактным алмазам добавляют необычные абразивные свойства и большие размеры зерен. Это значительно расширяет сферу их промышленного применения и делает их более ценными для промышленных целей», – добавляет он.

Кроме того, нигде более в мире импактиты с такими свойствами не обнаружены. Это позволяет экспертам говорить о том, что Россия становится монопольным обладателем неограниченных запасов уникального сырья, востребованного в сфере передовых технологий.

Директор ИГМ Николай Похиленко сообщил, что ученые в ближайшее время отправят новую экспедицию в Попигайскую котловину.