Самый прочный камень в природе. Свойства, применение, добыча, интересные факты о минерале
Современной науке геологии известны тысячи самых разнообразных минералов и горных пород. И уж кто-кто, а геологи точно знают, какой камень самый прочный в мире. А знаете ли вы ответ на этот вопрос? Если нет, обязательно прочитайте нашу статью.
Самый прочный камень – это…
Природой создано огромное количество различных минералов. Одни из них настолько мягкие, что крошатся в руках. А вот другие не деформируются даже от самого сильного удара. Какой камень самый прочный в природе? Давайте разбираться.
Если говорить исключительно о минералах, то ответ очевиден – это алмаз. Данное природное образование является одной из форм чистого углерода, которая образуется в недрах Земли на значительных глубинах. Минерал находится на вершине шкалы Мооса с абсолютной твердостью в 1600 единиц. Кроме того, алмаз обладает еще и таким качеством, как метастабильность (то есть, способностью существовать неограниченно долгий период времени при нормальных условиях среды).
Стоит отметить, что под словом «камень» может подразумеваться еще и такое понятие, как горная порода (агрегат из одного или нескольких видов минералов). Определить абсолютного рекордсмена по твердости среди горных пород не так просто. Чаще всего в список самых прочных камней попадают следующие породы:
Однако далее в нашей статье мы уделим особое внимание именно алмазу – самому прочному камню среди минеральных образований.
Минерал алмаз: основные свойства
Итак, самый дорогой, самый желанный, самый красивый и самый прочный камень на Земле – это алмаз. И с этим сложно поспорить. Впрочем, само название этого минерала более чем красноречиво. Слово «алмаз» в переводе с древнегреческого языка означает «несокрушимый».
Первые исторические свидетельства о прозрачном камне невиданной прочности пришли к нам из Древней Индии и Китая. При этом индусы называли его фарий. А вот китайцы еще в третьем тысячелетии до нашей эры применяли алмазы для шлифовки своих церемониальных топоров, изготовленных из корунда.
Какими же физико-механическими свойствами обладает самый прочный камень в мире? Давайте перечислим самые основные из них:
Наиболее распространенная окраска алмазов – желтая или бесцветная. Реже всего в природе встречаются минералы зеленого, синего, красного или черного цвета. Еще одно важное свойство всех алмазов – это способность к люминесценции. Под воздействие солнечного света они начинают светиться и переливаться различными цветами и оттенками.
7 интересных фактов об алмазах
Главные месторождения алмазов
Алмазы образуются на глубине 80-150 километров под воздействием колоссального давления и температуры. Затем благодаря вулканической деятельности они поднимаются ближе к поверхности нашей планеты, образуя при этом вертикальные месторождения – кимберлитовые трубки. Вот так, например, выглядит горловина такой трубки в Якутии (алмазный карьер «Мир»):
Помимо этого, некоторые алмазы могут иметь и метеоритное происхождение. Такие минералы образуются при контакте космического тела с поверхностью Земли. Так, «внеземные алмазы» были обнаружены в Большом Каньоне в США.
Так уж сложилось, что самые богатые залежи алмазов на Земле сосредоточены в недрах Африки. Именно здесь базируется крупнейшая по добыче ценного минерала компания в мире – De Beers. Алмазы сегодня активно добываются в ЮАР, Анголе, Ботсване, Намибии, Танзании, России, Канаде, Австралии. Лидером российской алмазной промышленности является компания «АЛРОСА».
Применение алмазов в промышленности
Не стоит думать, что алмазы используют исключительно в ювелирном деле. Самый твердый камень нашел широкое применение также в промышленности. В частности, из него производят сверхпрочные сверла, ножи, резцы и прочие изделия. Алмазный порошок (по сути, отходы, получаемые при обработке природных алмазов) применяется как абразив при производстве точильных дисков и кругов.
Используют алмазы также в ядерной энергетике и квантовой электронике. Еще одна крайне перспективная сфера в наши дни – микроэлектроника на алмазных подложках.
Гексагональный алмаз
Еще десять лет назад алмаз можно было считать самым твердым материалом на Земле. Но в 2009 году группа ученых из Китая и США сумела доказать ложность такого утверждения. По их убеждению, самым прочным веществом в мире является искусственный материал под названием лонсдейлит (или гексагональный алмаз).
При помощи метода компьютерного моделирования ученым удалось установить, что данный материал на 58% прочнее, нежели алмаз. И если последний разрушается при давлении в 97 гигапаскалей, то лонсдейлит способен выдерживать нагрузки в 152 гигапаскалей.
Однако гексагональный алмаз существует пока только лишь в теории. Впрочем, ученые сомневаются, что новый материал когда-либо будет применяться на практике. Ведь процесс его получения является чрезвычайно сложным и дорогостоящим.
Горные породы. Лучшие камни для строительства
Не будет преувеличением сказать, что весь наш мир в основном построен из камня. Базальт и гранит составляют основу континентальной земной коры, брусчатка габбро устилает дороги, мраморные статуи и лестницы украшают дворцы и частные дома, а из известняков построены целые города. Такое разнообразие пород и неувядающая популярность природного камня делает задачу выбора лучших из них совсем не простой.
Представленные здесь материалы расположены в произвольном порядке, который никак не отражает их превосходство друг перед другом. Каждая из пород имеет свои достоинства и недостатки, благодаря которым находит применение в архитектуре и строительстве. Поэтому выбор был основан на их известности и высоком уровне спроса на производимую из этих материалов продукцию.
Мраморы
Большая группа метаморфических пород, объединенных осадочным происхождением. В строительной сфере не делают строгого различия между породами в этой группе и каждый хорошо поддающийся полировке известняк называют мрамором.
Прекрасные декоративные качества в сочетании с прочностью и низким влагопоглощением снискали ему всемирную славу еще в древние века. Огромное разнообразие цветов, оттенков и уникальность природного рисунка заслуженно делает мрамор одним из лучших облицовочных материалов. Скульпторы и резчики по камню считают его идеальным камнем для создания статуй, барельефов и других произведений искусства.
Сегодня только в странах СНГ разведано около 400 месторождений этого удивительного камня, запасы которого оцениваются в десятки миллиардов кубических метров.
Граниты
Сформировавшиеся в глубинах земных недр под воздействием невероятных давлений и температур эти породы приобрели высокую плотность, мелкозернистую структуру и огромный запас прочности. Все это способствовало их использованию в различных областях строительства
Гранит в России добывают более чем на 50 месторождениях
Габброиды
Еще более твердые чем гранит эти черные как ночь или темно-зеленые камни признаны в мире лучшим материалом для изготовления брусчатки, плит мощения и тротуарной плитки. Оригинальная способность приобретать черный цвет после тщательной полировки принесла габбро известность среди производителей мемориальных изделий, надгробных плит и элементов архитектурного оформления.
Сегодня производство габбро-диабаза налажено в нескольких регионах – на Урале, в Карелии и на территории Закавказья. В России общее число месторождений пригодного для облицовки и строительства камня — около 20, а запасы оцениваются в несколько сотен миллионов кубометров.
Серпентинит
Достаточно распространенный в Европе этот камень приобрел известность в России в начале XVIII века, когда были открыты уральские месторождения. Благодаря затейливому рисунку, который открывается после обработки камня, получил местное название – змеевик.
Применяется в строительстве в качестве облицовочного материала, а умелые камнерезы вырезают из него вазы, сервизы, шкатулки и другие поделки. Плитка из серпентинита использована во внутреннем убранстве Кремлевского Дворца съездов и в оформлении станций Московского метро.
Известняки
Своей известностью эта порода поступается разве что гранитам и мрамору. Древние египтяне сложили из нее пирамиды, инки использовали плотные известняки для постройки храмов и дорог к ним. В современном мире используется при строительстве дорог, жилых и производственных сооружений. Большая часть добытого сырья идет на производство стенового, бутового и облицовочного камня.
Добывают известняк на Урале в Челябинской области, в Сибири в Красноярском крае и Новосибирской области. В Московской области находится крупное месторождение белого известкового камня известное еще с XII века.
Песчаники
Спрессованные и сцементированные известковым раствором кремнистые, карбонатные или глинистые пески лежат в основе еще одного подвида известняка – песчаника. Значительное разнообразие цветов и оттенков – серые, желтые, белые, красноватые, — привлекает дизайнеров, которые используют этот материал для облицовки и в качестве декоративного покрытия для садовых и парковых дорожек.
Строители используют песчаник для обустройства фундаментов, изготовления щебня и кладки подпорных стенок.
Туфы
Существует несколько разновидностей природного туфа:
Все виды находят применение в качестве отделочного материала как внутренних, так наружных стен жилых домов.
ТОП-7 самых твердых камней и материалов в мире
Ценность минералов определяется многими критериями, в том числе степенью их твердости. Чем тверже камень, тем выше он ценится.
Твердостью считается способность камня противостоять механическому воздействию. Под механическим воздействием подразумеваются различные действия: удары, царапания, трение, вдавливания и т.д.
Существуют два критерия оценивания прочности камней: абсолютный критерий и шкала Мооса (относительный).
Твердость драгоценных минералов оценивается по шкале Мооса. Под таким измерением подразумевается сравнение твердости нового минерала с уже существующими эталонными твердыми камнями. Для этой процедуры на камне намечают гладкую зону и проводят по ней острым углом эталонного камня, крепко придавливая его при этом.
Самые твердые материалы на Земле
Самый прочный материал в мире, который тверже алмаза, – полимеризованный фуллерит. Этим материалом можно запросто поцарапать алмаз, с такой легкостью, будто это не драгоценный алмаз, а обычный пластик.
Данный материал представляет собой структурированный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из маленьких атомов.
Лонсдейлит также считается крепким материалом. Это модификация аллотропного углерода, который по твердости близок к алмазу. Данный материал был извлечен из метеоритного кратера. Происхождение материала – графитное.
Третью позицию в рейтинге твердости прочно занимает вюртцитный нитрит бора. Высокую степень прочности данному материалу обеспечивает кристаллическая структура.
Наноструктурированный кубонит, или кингсонгит. Уникальные возможности данного материала обеспечили его частое использование в промышленности.
Нитрит углерода-бора занимает почетную пятую позицию в нашем рейтинге. Главными компонентами данного материала являются атомы бора, а также углерода с азотом.
7 интересных фактов об алмазах
Оттуда она «раздвигается» в противоположные стороны. Упирающийся в материк край коры подгибается под него и постепенно тонет в мантийном веществе. Вместе с осадочными породами, в которых много углерода. Этот процесс идет со скоростью порядка сантиметров в год, но непрерывно.
А это существенно, поскольку многие вещества по мере изменения давления переходят из одного состояния в другое. Скажем, стабильный при шести и более гектопаскалях стишовит при снижении давления превращается в коэсит, а при достижении поверхности — в хорошо знакомый нам кварц. Его химическая формула при этом, конечно, не меняется — это диоксид кремния, SiO2. Кроме того по давлению во включениях можно точно определить глубину формирования алмаза.
Обзор самых твердых горных пород
Самый твердый камень в мире – гранит, а пословица «твердый, как гранит» имеет не переносное, а прямое значение.
Кроме гранита, самые твердые горные породы – это сиенит и лабрадорит. Крепким камнем на Земле считается также черный габбро.
Эти породы намного тверже железа. Они появились на свете миллионы лет тому назад. Их появлению мы обязаны магме, которая в самых глубоких земных недрах постепенно застывала. Жидкие горные породы под воздействием высоких температур и атмосферного давления постепенно кристаллизовались.
Результатом таких природных процессов стали самые прочные камни на Земле. Этим камням свойственна полнокристаллическая структура зернистого характера. Такие породы имеют массивную заметную текстуру.
В пользу прочности гранита свидетельствует его возможность выдерживать почти 200 циклов замораживания и размораживания (будучи полностью погруженным в водное пространство). В то время как знакомый всем нам кирпич выдерживает всего лишь 15 таких циклов. А если ежегодно по граниту будут проходиться больше миллиона человек, то износ породы составит всего лишь 0,12 мм.
Все глубинные прочные породы очень схожи между собой. И очень часто только настоящий профессионал сможет отличить мелкозернистый гранит от габбро.
С черным гранитом также очень схож лабрадорит.
Причины схожести вышеперечисленных пород – одинаковые составные компоненты. Таковыми являются цветные минералы, слюда, а также кварц и шпаты. Твердые породы отличаются между собой только пропорциями содержания составных компонентов.
Прочный гранит имеет разновидности. Самым ценным является карельский гранит черного окраса. На просторах нашей необъятной страны есть месторождения коричнево-красных, а также серых и даже белых разновидностей гранита. В Испании есть даже розовый и зеленоватый гранит.
Кроме вышеперечисленных твердых пород, существуют также вулканические, которые отличаются особой прочностью. Это базальты и диабазы, липариты и порфиры, а также трахиты. По своим составным компонентам они совсем не отличаются от глубинных твердых пород.