Бриллиантовый дым из недр Земли

Проблема простого и дешевого синтеза ювелирного алмаза из метана теперь блестяще решена.

Драгоценные камни в сознании людей ассоциируются с легендами, кладами, сокровищами Али-Бабы, Алмазным фондом Кремля... Символ успеха и богатства – сверкающий бриллиант, ограненный алмаз. Известно, что алмазы добывают из кимберлитов – сверхглубинных горных пород, связанных с мантией Земли. До сих пор ювелирный алмаз, несмотря на простейший состав, не поддавался массовому синтезу.

Алмазы из газа

Но вот в мире самоцветов произошло невероятное, сенсационное, но лично для меня – давно ожидавшееся событие: группа американских ученых из Института Карнеги в Вашингтоне под руководством Рассела Хемли научилась выращивать из водородно-метановой смеси огромные прозрачные алмазы. Вес их поразителен и достигает 32 карат (карат – 0,2 г), но Хемли утверждает, что его технология позволяет получать пудовые кристаллы (!) алмаза величиной с футбольный мяч и больше, лишь бы они влезали в печь-микроволновку. Напомню, что «Куллинан», крупнейший в мире алмаз из Южной Африки, найденный в 1905 году, весил всего 605 г и был размером с кулак.

Я ожидал этого момента с 1982 года, когда вышла моя статья в «Докладах АН СССР», где впервые была представлена модель получения алмазов в системе углерод–водород–кислород (С-Н-О) из водородно-метанового газа. Этот газ и формирует кимберлиты. Понимая важность такого открытия, я написал письмо в президиум АН СССР о практической возможности синтеза алмазов из газа. Но... Ответа не было, а коллеги-геологи, профессора и академики, до сих пор повторяют в диссертациях, статьях, учебниках и монографиях сказку о загадочных «трубках взрыва», выносящих алмазы из «каменных пещер» мантии.

Кстати, американские коллеги также отказались в те далекие времена перевести мою статью в «Докладах» о кимберлитах, как породах, возникших при участии водородно-метанового флюида. Это был случай, когда мысль намного опередила общественно-научное сознание, и кристаллизация алмаза в кимберлитах из газа казалась геологам невозможной.

Мысль геологов была задавлена, потому что технические алмазы успешно выращивали из графита еще с 1953 года по методике, предложенной советским ученым И.Лейпунским. Этот метод был основан на разнице в растворимости графита и алмаза в железо-никелевом расплаве. Графит легко растворялся в расплаве и насыщал его углеродом. Нерастворимый в расплаве алмаз при давлении

10 000 бар и температуре 1400 градусов сразу же выпадал в виде кристаллов. В итоге графит-металлические таблетки в камерах высокого давления за полминуты прорастали десятками кристалликов алмаза.

Но это были технические алмазы, сырье для абразивной промышленности. В мире они изготовлялись десятками тонн – темные, мелкие, с посторонними включениями, негодные для огранки. Главное, процесс кристаллизации не имел ничего общего с природным. Тем не менее в Новосибирске советские инженеры пытались этим методом получить ювелирные алмазы. Был создан аппарат «БАРС», где иногда вырастали чистые алмазы весом до 2,5 карата. Выход ювелирных алмазов был небольшим, в основном получались мелкие технические алмазы.

С развалом СССР работы практически остановились, но ими заинтересовался Батька Лукашенко. Он финансировал продолжение исследований, и неожиданно Белоруссия стала главным производителем синтетических бриллиантов. Закупленные в России 120 аппаратов «БАРС» создают здесь мелкие алмазы, похожие на природные, с ярко-желтым, золотистым или зеленым цветом. Они приносят немалый доход маленькой самостоятельной стране: карат граненой синтетики не отличается от природного бриллианта и стоит до 1000 долл.

Синтетика против природы

Еще в начале ХХ века итальянский экономист Парето установил, что объемы финансовых соглашений на порядок превышают размеры реальных финансовых сделок. С давних пор в бушующем океане воровства и инфляции «островком стабильности» казались драгоценные камни – алмазы, рубины, сапфиры, изумруды, жемчуг. Полагая, что фамильные драгоценности не обесцениваются, многие скупают самоцветы, считая такой способ хранения денег наиболее надежным. Так ли это на самом деле?

Действительно, драгоценные камни были когда-то символом роскоши и богатства. Мужчины не уступали женщинам в суетной тяге к мишуре. Самоцветы буквально гипнотизировали царей и королей, римских пап и патриархов, генералов и маршалов, которые хранили в сундуках груды самоцветов. Забыв о «суете сует», они украшали алмазами короны, ордена, оружие, шляпы, одежду, обувь.

Тысячи самоцветов украшают короны английских королей или русских царей. Огромную коллекцию бриллиантов собрал в ХVII веке при французском дворе кардинал Мазарини. За Потемкиным, фаворитом Екатерины II, слуга таскал шляпу, усыпанную бриллиантами: на голове светлейший князь носить ее не мог, поскольку она весила пуд.

Алмазы добывались в небольшом количестве лишь в россыпях экзотической Индии. Рубины, сапфиры и изумруды тоже были очень редкими и дорогими камнями: один карат этих самоцветов стоит в современных ценах от 400 до 1000 долл. Казалось, что помещение денег в самоцветы – вернейший способ хранить сокровища.

Однако в начале ХХ века был налажен массовый синтез рубинов и сапфиров, химический состав которых оказался очень простым: оксид алюминия с примесью оксидов хрома или титана. В результате ценнейшие по окраске рубины качества «голубиная кровь» или сапфиры самого дорогого василькового цвета стали тысячами тонн выпекать в печах, как буханки хлеба. Их стоимость уменьшилась в сотни и тысячи раз, а отличить дешевую синтетику от природного камня могут лишь специалисты, да и то не всегда.

Впоследствии был налажен массовый синтез изумруда, горного хрусталя, аметиста, цитрина, красной и синей шпинели, бирюзы, малахита. На промышленный поток было поставлено выращивание в раковинах-жемчужницах жемчуга, практически ничем не отличающегося от натурального. Дешевые синтетические самоцветы по качеству не только не уступают драгоценным природным камням, но превосходят их по цвету, прозрачности, игре, размерам.

Высокая цена природного рубина, сапфира, изумруда сейчас определяется лишь┘ сертификатом, бумажкой, подтверждающей, что камень натуральный. Но документ с печатями к ожерелью и кольцу не прицепишь. К тому же дельцам ничего не стоит подделать сертификат и назвать синтетику природным камнем.

Производители синтетики тоже не дремлют: чтобы сбить с толку экспертов, в искусственные камни добавляют природные включения, характерные для настоящих камней. В синтетику вводят оксид железа, чтобы исчезла красная люминесценция хрома, по которой отличают в ультрафиолетовых лучах искусственные рубины или изумруды от натуральных. Ярко-зеленый изумруд выращивают на затравке из природного малоценного берилла, чтобы эксперт ошибся, увидев натуральный камень┘

Лишь ценность бриллиантов долгое время не подвергалась сомнению. Сейчас алмазы добывают по всей Африке – в ЮАР, Ботсване, Намибии, Танзании, Анголе, Заире; африканские коренные и россыпные месторождения дают более 70 млн. карат в год. Около 25 млн. карат добывается в Австралии, 35 млн. – в России, более 2 млн. – в Канаде; небольшое количество алмазов дают Бразилия, Индия, Китай. Мировая добыча алмазов сейчас составляет около 130 млн. карат, иначе говоря, ежегодно добывается более 25 тонн алмазов. Если оценить эту гору сокровищ в среднем по 100 долл. за карат, то стоимость ее – 13 млрд. долл.

Однако кристаллы – лишь сырье. Настоящие драгоценности возникают после длительных процессов сортировки, выделения ювелирных камней, их распиливания или раскалывания, а затем огранки и оценки. И вот здесь начинается самое интересное – формирование новой стоимости. Дело в том, что цена бриллиантов – понятие весьма условное. Она возникает из традиционного, сложившегося веками представления о редкости алмазов, трудности огранки и отсюда – их высокой стоимости. Но редок ли алмаз и действительно ли он так дорог?

Огранка алмазов – это искусство и математический расчет одновременно. Фото предоставлено пресс-службой ГОУ «Колледж предпринимательства № 11» (Москва)

Завышенная цена алмазов

Более двух тысячелетий Индия была монополистом по добыче алмазов, и название деревушки Голконда, расположенной вблизи алмазных россыпей, было известно во дворцах всего мира. В конце ХIХ века в Южной Африке были впервые найдены огромные коренные месторождения алмазов – так называемые кимберлитовые трубки, похожие на тонконогие конические бокалы для шампанского. Здесь добыча алмазов впервые была поставлена на промышленный конвейер. Когда алмазы сверкающей рекой потекли из Африки, их высокая стоимость сохранилась лишь благодаря умелой маркетинговой политике, которую проводила компания «Де Бирс», главный владелец всех алмазных месторождений.

После обнаружения в 1957 году крупнейших месторождений алмазов в СССР алмазному рынку грозила катастрофа. Спасла положение опять фирма «Де Бирс», которая с 1959 года начала закупать алмазы России. Руководители фирмы справедливо считали, что самостоятельный выход СССР на мировой рынок приведет к пересыщению рынка и резкому падению цены бриллиантов.

Сейчас добыча и огранка алмазов – это высокопроизводительный глобальный процесс, грандиозный «бриллиантовый конвейер», безостановочно сыплющий на прилавки всех стран сверкающие груды камней. Мировая добыча составляет около 130 млн. карат. Ювелирные разновидности алмазов или прозрачные сколки с «технических» составляют меньше половины этого количества – 50 млн. карат.

При огранке вес уменьшается более чем вдвое: значит, конвейер выдает около 20 млн. карат бриллиантов в год. Один карат бриллиантов стоит 1–2 тыс. долл., но преобладающая мелочь по 0,3 карата – дешевле, то есть стоимость создаваемых ежегодно бриллиантов составляет примерно 15 млрд. долл.

Специалисты строго следят за тем, чтобы бриллианты не завалили рынок и не обесценились. 20 млн. карат ежегодно – мало это или много в расчете на население планеты? Найдутся ли каждый год желающие приобрести сверкающие безделушки на сумму в 15 млрд. долл.? Удастся ли им в случае нужды продать свои драгоценности с прибылью?

Для ответа надо учитывать, что «каратники» – бриллианты весом в карат – редкость, «пятикаратники» – большая редкость, а за камнями весом более 10 карат миллионеры стоят в очередях, словно умирающие – за донорскими сердцами. Ценность крупных камней растет. Когда несколько лет назад на международные торги был выставлен редкостный розовый бриллиант весом 103 карата с начальной ценой 5 млн. долл., яростный торг, организованный новыми русскими, поднял продажную цену бриллианта до 100 млн. долл.!

Самые распространенные бриллианты с настоящей «бриллиантовой» огранкой из 57 граней весят в среднем 0,3 карата; в изделиях также много граненых алмазов гораздо меньшего веса. Ежегодно на прилавки поступают сотни миллионов ограненных алмазов, количество их постоянно растет. За последние 20 лет создано более 5 млрд. бриллиантов, не считая граненой мелочи. Только с 1985 года добыто 2 млрд. карат алмазов, из них половина – ювелирные. За всю историю человечества извлечено около 4 млрд. карат сырых алмазов, из которых половина – ювелирные, а ограненные камни (бриллианты) весят 1 млрд. карат (200 тонн). Эта масса состоит из 20–30 млрд. камней, а их общая стоимость составляет 1 трлн. долл.

Главные скупщики драгоценностей составляют не более 8–10% населения планеты, их около 0,5 млрд. человек. Итак, 30 млрд. бриллиантов, накопленных человечеством, находятся в обороте или хранятся в запасниках на рынке, где число владельцев-продавцов-покупателей примерно 500 млн. – по 60 бриллиантов на душу. Цифра эта очень высокая, хотя на усыпанной алмазами пудовой шляпе Потемкина или на короне Российской империи бриллиантов было больше. Но «потемкинские шляпы» и царские короны – товар штучный. Известно, что гарнитуры из 60 настоящих бриллиантов имеет далеко не каждая голливудская кинозвезда.

Выходит, что бриллиантов в мире накопилось очень много. Мировой рынок для нынешнего массово-конвейерного производства бриллиантов мелковат и явно затоварен. Это означает, что или цена на бриллианты резко завышена, или┘ на складах «Де Бирс» хранятся десятки или даже сотни миллионов карат сырых алмазов. Кристаллы, видимо, регулярно скупаются и наполняют сейфы, чтобы не переполнить рынок драгоценностей и не вызвать катастрофическое обрушение цен.

Время от времени в общество запускаются дезинформации, позволяющие усилить интерес к бриллиантам. Такой «дезой», например, является легенда о неслыханной цене «черных бриллиантов». Разочарую владельцев: черные алмазы испокон века ценились лишь за вязкость (отсутствие хрупкости, характерной для прозрачных алмазов) и поэтому их использовали исключительно в буровых коронках, поскольку светлый алмаз при бурении крошится и выкалывается.

Гибель «острова стабильности»

Главная ценность алмазов – в создании разноцветной «игры», особо сильного преломления лучей света. «Играют» лишь прозрачные бриллианты (в переводе с французского «бриллиант» означает «сверкающий»). Черные алмазы не «сверкачи», они лишь отражают свет, причем довольно слабо; их настоящая цена – несколько долларов за карат, что делает нерентабельной даже огранку.

В наше время в изобилии гранится сверкающая бижутерия из плавленой двуокиси циркония, известной в России под названием «фианит», или из синтетического иттрий-алюминиевого граната. Если в прошлом радужная игра алмаза была уникальной в мире самоцветов, то теперь это обычное явление в мире синтетических кристаллов. Поэтому цена «сверкачей» резко снизилась.

Несколько лет назад в торговлю из России поступил бесцветный муассанит – синтетика из карбида кремния. Муассанит практически не отличается от бриллианта по твердости, разноцветной игре и такому важнейшему диагностическому признаку алмазов, как теплопроводность; многие покупатели стали жертвами мошенников. Но теперь появилась настоящая качественная алмазная синтетика.

В 1969 году советский ученый член-корреспондент АН СССР Борис Дерягин синтезировал алмазы из газовой водородно-метановой смеси при давлении менее одной атмосферы. Диаграмма И.Лейпунского показывала, что графит превращается в алмаз лишь при высоком давлении. Ее приводили во всех учебниках. Глядя на эту диаграмму, геологи уверовали, что алмаз кристаллизовался миллиарды лет назад в мантии Земли. Они не понимали, что в мантии углерод находится в форме не графита, а метана, и диаграмма «графит–алмаз» никакого отношения к геологии кимберлитов не имеет.

Сейчас имеются десятки патентов по получению алмазных пленочных покрытий при низких давлениях из водородно-метанового газа. Геолого-геохимические данные позволили мне предложить гипотезу о происхождении алмазоносных кимберлитовых трубок при «прокалывании» платформ гигантскими водородно-метановыми «пузырями», связанными с дегазацией Земли. При этом кристаллы алмаза возникают не в мантии, а в трубках, при понижении мантийного давления и частичном окислении метана. В отличие от низкокачественных алмазов, получаемых для технических целей из расплава металлов, алмазы из метана отличаются чистотой и прозрачностью. Нет сомнения, что компания «Де Бирс» не жалела денег для скупки интересных проектов по газовому синтезу с тем, чтобы навсегда запрятать их в своих сейфах.

Но проблема простого и дешевого синтеза ювелирного алмаза из метана теперь блестяще решена американцами – и это страшная трагедия для современной грандиозной алмазодобывающей и ювелирной промышленности. Уже сейчас из газа получают высококачественные ювелирные кристаллы весом до 32 карат! Вскоре вес кристаллов ювелирного алмаза будет измеряться пудами! Успех американцев связан с тем, что они шли по пути природного процесса.

Добыча алмазов из кимберлитовых трубок и россыпей вскоре потеряет смысл. Уже сейчас алмазная синтетика составляет до 10% бриллиантов. Лет через десять бриллианты станут искусственными наполовину. В будущем дешевая алмазная синтетика превратится в бижутерию подобно рубину, сапфиру, фианиту, иттриевому гранату и муассаниту. Инфляция обрушится на банки и государственные кладовые: знаменитые сокровища обесценятся и сохранят лишь историческое значение. Самоцветный «остров стабильности», который существовал исключительно за счет бриллиантов, погибнет, как Атлантида.

Горы былых драгоценностей накроет сверкающий грандиозный вал синтетики. А человечеству останется извечный поиск «непреходящих» ценностей.