مترجم: حبیب الله علیخانی
الماس یک سنگ گران بهاست که در حقیقت، مهم ترین سنگ زینتی در بین سنگ های زینتی دیگر (الماس، زمرد سبز، یاقوت سرخ و یاقوت کبود) محسوب می شود. در طی قرن ها، استفاده ی سنتی از این ماده توسعه یافته است و کاربرد این ماده به تکنولوژی های مدرنی از جمله نانوتکنولوژی رسیده است. بنابراین، امروزه سهم قابل توجهی از الماس تولید شده، در کاربردهای غیر زینتی، استفاده می شود. واژه ی الماس (diamonds) از واژه ی یونانی adamas نشئت گرفته است. این واژه از لحاظ لغوی، به معنای "شکست ناپذیر" می باشد. در واقع منظور ماده ای است که بسیار سخت است و نابود نشدنی است.
یک الماس خالص از یک عنصر منفرد تشکیل شده است. در واقع این ماده از 98.9 % کربن ایزوتوپ 12 و 1.1 % کربن ایزوتوپ 13 تشکیل شده است. مقادیر ناخالصی هم می توان جایگزین این کربن ها شود. این ماده تنها سنگ زینتی است که حاوی اکسیژن نیست. همه ی انواع سنگ های زینتی، حاوی مقادیری اکسیژن می باشد. این اکسیژن در شکل سیلیکات یا اکسید می باشد. در مورد یک الماس، کریستال ها شامل شبکه های مکعبی در هم تنیده ای از اتم های کربن است که به صورت حلقه های شش ضلعی قرار گرفته اند و یک ساختار فشرده ایجاد کرده اند. این در حالی است که در گرافیت، کربن ها به صورت ساختاری لایه ای هستند. ساختار پیچیده ی مربوط به الماس به دلیل تشکیل این ماده در عمق پوسته ی زمین، ایجاد می شود. الماس در طی دوره ی 4.5 میلیلیارد ساله ی خود تشکیل شده است. فرایند تولید این ماده در محیطی پر تنش انجام می شود که در طی آن فشار و حرارت بالاست و انواع مختلف نیروها، بر این ماده وارد می شود. این مسئله موجب می شود تا علاوه بر ساختار الماس، ویژگی های الماس نیز منحصربفرد باشد.
تاریخچه
استفاده ی اصلی و محبوبیت الماس ها، نه تنها به دلیل خواص زینتی این ماده می باشد، بلکه به خاطر سختی و خواص منحصربفرد آن نیز می باشد. به همین نحو، سنگ های زینتی، در عمر انسان ها، مهم بوده اند. سنگ های زینتی، در اسطوره های هندی، به عنوان باقیمانده ای در نظر گرفته می شود که بعد از سوختن سنگ ها به دلیل قهر خدا، ایجاد می شود. فیروزه در 2000 سال پیش از میلاد مسیح، در مصر کشف شد. این ماده به زبان مصری، Haraeris نامیده می شود. اما الماس مدت ها بعد به زندگی انسان ها، وارد شد.
این اعتقاد وجود دارد که الماس بوسیله ی پادشاهان هندی، به جهان معرفی شد. معدن کاری الماس در هند، در 800 سال پیش از میلاد مسیح، شروع شد. الماس در این زمان، بدون پولیش کاری و همچنین بدون برش، مورد استفاده قرار می گرفت. ملت هایی مانند یونان و روم، از جمله کشورهایی بودند که در گذشته، در تجارت این سنگ زینتی با هند، همکاری می کردند. دو اسطوره های یونانی، الماس به عنوان قطعه ای از ستاره در نظر گرفته می شود که از آسمان به زمین افتاده است.
از 800 سال پیش از میلاد تا بخش قابل توجهی از قرن 18 ام، هند تولیدکننده ی اصلی الماس در جهان بوده است. اولین داده های ثبت شده در مورد معدن کاری الماس در هند، در نوشته های بطلیموس مشاهده می شود. این فرد یکی از فرماندهان اسکندر بوده است و بعد از مرگ اسکندر، خطی مشی حرکت مصر در طی آخرین دهه ی قرن 4 ام پیش از میلاد را ترسیم کرده است. بطلیموس همچنین به رودخانه ی الماس در هند، اشاره کرده است. بعدها، در قرن 15 ام بعد از میلاد، یک سیاح ایتالیایی به نام Nicholi de Conti، در مورد معدن کاری الماس در هند، صحبت کرده است. یک سنگ شناس فرانسوی به نام Jean Baptiste Travernier ، 6 بار از هند بازدید کرد و به طور دقیق در مورد معدن کاری این ماده توضیح داد. با توجه به نوشته های او، در حدود 60000 مرد، زن و بچه، در معدن کاری الماس، مشارکت داشتند.
جزیره بورنئو در اندونزی در سال 600 بعد از میلاد، به عنوان تولید کننده ی الماس، به هند پیوست اما هند همچنان به عنوان تولیدکننده ی اصلی این سنگ زینتی مطرح بود. به هر حال، این غلبه بعد از کشف منابع الماس در برزیل در سال 1725، به پایان رسید. این معادن موجب شد تا این کشور به مدت 150 سال، رهبریت تولید الماس در جهان را در دست گیرد. بعدها، در سال 1870، ذخایر الماسی در آفریقای جنوبی کشف شد. بعد از آن ذخایری در تانزانیا، روسیه و بوتسوانا کشف شد. مهم ترین کشورهایی که اخیرا به جمع کشورهای دارنده ی منابع الماس وارد شده اند، کشور استرالیا بوده است. این ذخایر در سال 1979 در این کشور کشف شد. به دلیل کشف این منابع جدید، در سده های اخیر، صنعت معدن کاری الماس هند، افول قابل توجهی داشته است. تاریخچه ی تولید جهانی این ماده در طی 70 سال خیر به صورت زیر است:
تجارت جهانی این ماده، نشاندهنده ی این است که این ماده، 18 % از تولید جهانی سنگ های زینتی را به خود اختصاص داده است. در طی سال 2002، کشورهای شاخص در زمینه ی معدن کاری الماس، استرالیا، کنگو، بوتسوانا، روسیه و آفریقای جنوبی بوده اند. سایر تولیدکننده های اصلی این ماده، عبارتند از: زئیر، نامبیا، آنگولا، برزیل، گینه، سیارالئون، لیبریا، ساحل عاج، غنا، جمهوری آفریقای مرکزی، تانزانیا، چین و اندونزی.
انواع الماس
طبقه بندی الماس می تواند به صورت زیر باشد:
1. سنگ گران بها:
• نوع Ia ( شامل صفحات غیریکنواخت و نفوذ نیتروژن)
• نوع Ib (حاوی اتم های نیتروژن که به صورت رندوم با اتم های کربن جایگزین شده اند)
• نوع IIa (این نوع حاوی نیتروژن نیست)
• نوع IIb (این نوع حاوی نیتروژن نیست اما مقادیر اندکی بور در داخل ساختار آن وجود دارد)
2. صنعتی
• کربونادو (این نوع مجموعه ای از کلوخه های نزدیک به هم هست که حاوی کلوخه های سخت، با تافنس بالا و بسیار کوچک از کریستال های الماس می شود)
• بالاس (توده های گلوبول مانند از کریستال های الماس)
• بورت یا بورتز (الماس های خردایش یافته یا تفکیک شده)
o سنگ ها ( بزرگتر از مش 20)
o پودر/ گرد و غبار و به صورت گریت (کوچکتر از مش 20)
o الماس های نانوسایز یا میکروسایز طبیعی (ذرات بسیار ریز از الماس که یک میلیون بار کوچکتر از یک قیراط است)
تقریبا 98 % از الماس های زینتی طبیعی، نوع I هستند، در حالی که نوع IIa و IIb جزء گروه نادر هستند. برای اهداف فروش، سازمان های فروش مرکزی یا CSO الماس ها را به 5000 نوع طبقه بندی کرده اند. این طبقه بندی بر اساس اندازه، شکل، کیفیت و رنگ آنها انجام شده است.
انواع ذخایر الماسی
ذخایر الماس کنونی، در 4 حالت مختلف طبقه بندی می شوند. این کار موجب می شود تا این ذخایر، به 4 نوع مختلف طبقه بندی شوند. این طبقه بندی ها، عبارتند از:
a) ذخایر اولیه: این ذخایر، در واقع الماس های پردوتیکی و اکولوژیتیکی (peridotitic and eclogitic diamonds) را شامل می شوند. الماس های پردوتیکی در 3300 میلیون سال پیش در جبه ی زمین تشکیل شده اند، در حالی که الماس های اکولوژیتیکی، در 1000 تا 1600 میلیون سال پیش در پوسته ی زمین، تشکیل شده اند. این الماس ها در عمقی حدود 150 تا 200 کیلومتر تشکیل شده اند. این الماس ها، بعدها، به عمق های نزدیک تر به سطح زمین، انتقال یافته اند. این مسئله بواسطه ی فعالیت های آتشفشانی انجام شده است که در طی دوره های کیمبرلیت و لامپروییت، رخ داده اند. این حالت از انتقال، در واقع بواسطه ی انتقال الماس ها از میان سوراخ های باریکی انجام شده است که در داخل پوسته ی زمین وجود داشته است. این سوراخ ها، معمولاً لوله های الماسی یا لوله های کیمبرلیتی نامیده می شوند. عمر و زمان تشکیل در سختی الماس مؤثر است، در حالی که حالت انتقال این الماس ها به مکان های دیگر، موجب می شود تا این مواد، مواد کمیابی باشند. وقتی میزان وجود الماس در یک سنگ، در حدود 0.3 قیراط بر تن باشد، معدن کاری آن، صرفه ی اقتصادی دارد. الماس های موجود در لوله های کیمبرلیتی یونان، منبع تجاری الماس در جهان می باشد و لوله ی کیمبرلیتی Majhgaon در پاناما- هند، از جمله ی این لوله ها، به شمار می آید. در این منابع، کریستال های الماسی از 4 تا 20 قیراط در هر 100 تن سنگ، متغیر هستند. تنها مثال مهم از لوله ی لامپوریتی محتوی الماس، ذخیره ی آرگایل در استرالیای غربی است، که به دوره ی یونان باستان باز می گردد. این ذخیره، یکی از بزرگترین ذخایر الماس امروزی می باشد اما الماس های آن به ندرت کاربرد صنعتی دارند.
b) ذخایر الماسی رسوبی: کیمبرلیت ها، به آسانی دچار هوازدگی می شوند و محصولات حاصله از این هوازدگی که محتوی الماس هستند، با جریان مواد حاصله، جابجا می شوند. یک چنین الماس هایی، به عنوان ذخایر الماسی جابجا شده، نامیده می شوند. این نوع از ذخایر الماسی، از جمله ذخایر فقیر الماسی تلقی می شوند و در طی تاریخ، بیشترین کاوش ها نیز در این ذخایر، انجام شده است. در هند، حتی یک چنین ذخایری نیز هم اکنون مورد بهره برداری قرار می گیرند.
c) الماس دریایی: این نوع از ذخایر الماسی در نواحی ساحلی دریا و در بخش نامبیا قرار گرفته اند. در واقع این ذخایر در 150 متری زیر سطح دریا و 5 متری بستر دریا واقع شده اند. این سنگ ها در واقع سنگ های کیمبرلیتی محتوی الماس مربوط به آفریقای جنوبی هستند که تحت هوازدگی چند میلیون ساله قرار گرفته اند. سپس شسته شده و به سمت آتلانتیک حرکت کرده اند و در نامبیا رسوب کرده اند. این ذخایر نتیجه ای از حالت های خاصی از هوازدگی آبی و خاکی هستند. در واقع این ذخایر الماس دریایی، محتوی سنگ های زینتی پر دوامی هستند که بواسطه ی فرایندهای خاص، طبقه بندی طبیعی شده اند.
d) نانو/ میکروالماس ها: یک چنین الماس هایی، در برخی از شهاب سنگ ها، یافت می شوند اما آنها صرفه ی اقتصادی برای استفاده ندارند. به هر حال، در اواخر دهه ی 1970، محققین الماس های نانومتری را در سنگ های دگرگونی یافت کردند که در معادن اورانیوم قزاقستان، وجود داشتند. الماس های مشابهی در سنگ های دگرگون موجود در چین شرقی یافت کردند و بعد از آن، نیز این نوع الماس ها در اوایل دهه ی 1990، نیز یافت شد. این سنگ ها، هیچگاه بواسطه ی فشارهایی تشکیل نشده اند که الماس های معمولی، تولید می شوند. این اعتقاد وجود دارد که این الماس های محصولات کربناتی بوده اند که به دلیل تابش های هسته ای و بازآرایی اتم های کربنی و در یک میلیونیوم ثانیه، تشکیل شده اند. ذخایر محتوی یک چنین الماس های نانومتری که محتوی یک نسبت یک میلیون الماس بر سنگ معدن هستند، به عنوان منابع اقتصادی در نظر گرفته می شوند و تحقیقات بر روی معدن کاری آنها در آمریکا، در حال انجام می باشد.
در مورد کنگلومراهای الماسی، یک الماس عموماً با استفاده از طبقه بندی دستی، از مواد زائد جداسازی می شود. اما برای جداسازی الماس در کیمبرلیت های الماسی، از معدن کاری مکانیزه استفاده می شود. این معدن کاری ها شامل مراحل زیر می باشند:
1. سنگ های محتوی مواد الماسی ابتدا خردایش شده و قطعات بزرگ الماس با استفاده از جداسازی دستی، جداسازی می شوند.
2. سپس سنگ های باقیمانده، دوباره خردایش می شوند و به اندازه ای می رسند که زیر مش 20 و بزرگتر از مش 80 هستند. این مواد تحت جداسازی بواسطه ی گرانش محیط سنگین قرار می گیرند. محیط سنگین محتوی مخلوطی از آب، کیمبرلیت خردایش یافته، مگنتیت و پودر فروسیلیس هستند. این نسبت به حدی است که وزن مخصوص این ماده در گستره ی 2.7 تا 3.0 می باشد. فروسیلیس کمک می کند تا میزان مشکلات مربوط به حمل و نقل، کاهش یبد. این کار با کاهش توده ی ماده ای انجام می شود. در اینجا، مگنتیت موجب افزایش توده ی ماده می شود. در انتهای این مرحله، ذرات کیمبرلیت سبک تر، تحت فلوتاسیون قرار گرفته و ذرت سنگین تر که حاوی الماس، مگنتیت و فروسیلیس می باشند، ته نشین می شوند.
3. مواد ته نشین شده، به داخل جداساز مغناطیسی وارد می شوند و الماس ها که موادی غیر مغناطیسی هستند، از مگنتیت و فروسیلیس که موادی مغناطیسی هستند، جداسازی می شوند. بالاتر از 90 % مواد مورد استفاده در این فرایند، بازیافت می شوند.
4. کسر غیر مغناطیسی جداسازی شده، به داخل جداسازهای اشعه ی X وارد می شوند. اشعه های X برخورد کرده به الماس، موجب ایجاد نور آبی رنگ می شوند. با این کار، ذرات الماس قابل تشخیص می شوند. با استفاده از این روش، بیشتر قطعات الماس، قابل تشخیص هستند و بدین وسیله، در داخل یک جعبه، جمع آوری می شوند.
5. بخش باقیمانده از مواد غیر مغناطیسی حاوی برخی قطعات الماس و مقادیری قطعات بی ارزش است که با آب مخلوط شده و از میان صفحه ی موربی عبور می کند. این صفحه حاوی گریس خاصی است که موجب می شود الماس به دام افتد. خواص نمگیری خاص این گریس همچنین موجب می شود تا این فرایند به خوبی انجام شود. یکی دیگر از خواص خاص این گریس، سهولت ذوب شدن و افت ضخامت آن می باشد. بنابراین، وقتی گریس با ذرات الماس، حرارت داده می شود، به آسانی این ذرات الماس از آن جداسازی می شود.
بعد از بازیابی الماس از سنگ، مرحله ی نهایی، شامل انتخاب و جداسازی انواع مختلف سنگ های زینتی از الماس های صنعتی می باشد. این مسئله به صورت دستی انجام می شود. سنگ های زینتی سپس به صنایع برش کاری و پولیش کاری، فروخته می شوند.
معیار استفاده
مینرالوژی منحصربفرد و خواص فیزیکی و نوری خاص الماس، از جمله معیارهای استفاده از این ماده می باشد. معیار استفاده از این ماده، به این وابسته است که الماس از نوع زینتی است یا از نوع صنعتی. این موارد در ادامه مورد بررسی قرار گرفته است.
A. الماس های زینتی: با توجه به توصیف دیکشنری وبستر، سنگ زینتی به معنای هر زیورآلاتی است که ارزش و زیبایی ذاتی دارد و این زیبایی در آن ایجاد نشده است. در واقع سنگ های زینتی یا مواد زینتی، سنگ ها یا موادی هستند که بواسطه ی برش یک سنگ زینتی طبیعی، تولید می شود. به طور کل، یک سنگ زینتی، به ندرت سخت بالایی دارد و علاوه بر این، دارای دوام، درخشش و زیبایی طبیعی دارد. سه ویژگی یک سنگ زینتی همواره وجود دارد. این ویژگی ها، عبارتند از کمیابی، دوام و زیبایی. کمیابی، یک عملکرد اقتصادی ایجاد می کند. دوام نیز یک ویژگی فیزیکی قابل اندازه گیری می باشد اما زیبایی، یک ویژگی خاص هر فرد می باشد. البته ویژگی هایی از جمله رنگ، قابلیت پولیش کاری، درخشندگی، اندازه، شکل و غیره، بر روی زیبایی اثرگذار می باشند.
• کمیابی: به دلیل حالت انتقال الماس ها به فواصل طولانی، موجب می شود تا این ماده، ماده ای کمیاب باشد و از این رو، الماس یک سنگ زینتی کمیاب محسوب می شود. با اعمال قوانین مربوط به فروش الماس، کمیابی این ماده نمود بیشتر یافت و ارزش آن افزوده شد. این مورد یکی از دلایل اصلی مربوط به این مسئله است که چرا الماس ارزش بیشتری نسبت به سایر سنگ های زینتی، دارد.
• دوام: یک الماس، یک ماده ی طبیعی سخت است که دارای سختی 10 در مقیاس موهس است. علاوه بر این، این ماده بوسیله ی اسید، خورده نمی شود. سختی و مقاومت در برابر اسید، موجب می شود تا این ماده، دوام بالایی داشته باشد. حالت تشکیل این ماده تحت شرایط تنش شدید حرارتی و نیرو، موجب می شود تا سختی این ماده بالا رود. تنها ضعف این ماده، شکسته شدن این ماده به دلیل برخورد یک جسم سخت به آن می باشد. اما به خودی خود، این ماده، فناناپذیر می باشد.
• رنگ: همانگونه که اشاره شد، الماس حاوی 98.9 % کربن 12 و 1.1 % کربن 13 است که ممکن است این اتم ها، تا حدی با برخی عناصر خارجی، جایگزین شوند. وقتی کربن 13 بدون وجود هیچ عنصر خارجی، در داخل اتم های کربن 12 پخش شده باشند، الماس واقعا بی رنگ است. رمز وجود رنگ در برخی الماس ها، در آزمایشگاه Bell آمریکا، شناخته شد. در این آزمایشگاه، الماس تا دمای 2000 درجه ی سانتیگراد حرارت داده شد و حضور عنصر نیتروژن در این نمونه مشخص شد. رنگ ها در الماس، به دلیل وجود تغییر شکل و برخی ناخالصی ها (اتم های خارجی) در این مواد، ایجاد می شود. در واقع این اتم های خارجی نیز موجب اعوجاج در ساختار الماس می شوند. عنصر خارجی متداول موجود در این ماده، عنصر نیتروژن در نوع I و عنصر بور در نوع IIb می باشد. گرافیت نیز یکی دیگر جزء های خارجی است که ممکن است در این ساختار، وجود داشته باشد. برای هر یک میلیون اتم کربن، تنها 1000 اتم با اتم های نیتروژن جایگزین می شوند. این اتم های خارجی به صورت کلوخه هایی متشکل از 4 تا 10 اتم وجود دارند. این اعتقاد وجود دارد که این اتم ها، به دلیل برخود این قطعات با دما و فشار بالا بعد از تشکیل، وارد ساختار شده اند. کلوخه های نیتروژنی، موجب می شود تا رنگ الماس به طرف زرد حرکت کند. میزان بور موجود در این الماس ها، اندک است. تنها یک یا دو اتم بور در هر یک میلیون اتم کربن، وجود دارد. بور موجب می شود تا جذب اشعه های فروسرخ نور، بیشتر شود و بدین صورت الماس به رنگ آبی تا خاکستری آبی رنگ، به نظر برسد. با توجه به یک گزارش تحقیقی که در دانشگاه فلوریدای آمریکا و دانشگاه Case Western Reserve استرالیا، انجام شده است، الماس های سیاه رنگ، رنگ خود را به دلیل وجود ناخالصی های اتمی نیتروژن و هیدروژن، بدست آورده اند. سایر رنگ ها، یعنی، سبز، قرمز، بنفش، خاکستری، قهوه ای و ... به دلیل تغییر شکل ایجاد شده در ساختار کریستالی ایجاد شده اند. این مورد به دلیل تابش های طبیعی به زمین انجام شده است. این تابش ها می تواند از نوع تابش گاما، ذرات آلفا، الکترون و ... باشد. به طور کلی، الماس های سفید، سبز و آبی، بسیار نادر هستند و از این رو، ارزش بالایی دارند. الماس قرمز،نیز نادرترین الماس می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee
یک الماس خالص از یک عنصر منفرد تشکیل شده است. در واقع این ماده از 98.9 % کربن ایزوتوپ 12 و 1.1 % کربن ایزوتوپ 13 تشکیل شده است. مقادیر ناخالصی هم می توان جایگزین این کربن ها شود. این ماده تنها سنگ زینتی است که حاوی اکسیژن نیست. همه ی انواع سنگ های زینتی، حاوی مقادیری اکسیژن می باشد. این اکسیژن در شکل سیلیکات یا اکسید می باشد. در مورد یک الماس، کریستال ها شامل شبکه های مکعبی در هم تنیده ای از اتم های کربن است که به صورت حلقه های شش ضلعی قرار گرفته اند و یک ساختار فشرده ایجاد کرده اند. این در حالی است که در گرافیت، کربن ها به صورت ساختاری لایه ای هستند. ساختار پیچیده ی مربوط به الماس به دلیل تشکیل این ماده در عمق پوسته ی زمین، ایجاد می شود. الماس در طی دوره ی 4.5 میلیلیارد ساله ی خود تشکیل شده است. فرایند تولید این ماده در محیطی پر تنش انجام می شود که در طی آن فشار و حرارت بالاست و انواع مختلف نیروها، بر این ماده وارد می شود. این مسئله موجب می شود تا علاوه بر ساختار الماس، ویژگی های الماس نیز منحصربفرد باشد.
تاریخچه
استفاده ی اصلی و محبوبیت الماس ها، نه تنها به دلیل خواص زینتی این ماده می باشد، بلکه به خاطر سختی و خواص منحصربفرد آن نیز می باشد. به همین نحو، سنگ های زینتی، در عمر انسان ها، مهم بوده اند. سنگ های زینتی، در اسطوره های هندی، به عنوان باقیمانده ای در نظر گرفته می شود که بعد از سوختن سنگ ها به دلیل قهر خدا، ایجاد می شود. فیروزه در 2000 سال پیش از میلاد مسیح، در مصر کشف شد. این ماده به زبان مصری، Haraeris نامیده می شود. اما الماس مدت ها بعد به زندگی انسان ها، وارد شد.
این اعتقاد وجود دارد که الماس بوسیله ی پادشاهان هندی، به جهان معرفی شد. معدن کاری الماس در هند، در 800 سال پیش از میلاد مسیح، شروع شد. الماس در این زمان، بدون پولیش کاری و همچنین بدون برش، مورد استفاده قرار می گرفت. ملت هایی مانند یونان و روم، از جمله کشورهایی بودند که در گذشته، در تجارت این سنگ زینتی با هند، همکاری می کردند. دو اسطوره های یونانی، الماس به عنوان قطعه ای از ستاره در نظر گرفته می شود که از آسمان به زمین افتاده است.
از 800 سال پیش از میلاد تا بخش قابل توجهی از قرن 18 ام، هند تولیدکننده ی اصلی الماس در جهان بوده است. اولین داده های ثبت شده در مورد معدن کاری الماس در هند، در نوشته های بطلیموس مشاهده می شود. این فرد یکی از فرماندهان اسکندر بوده است و بعد از مرگ اسکندر، خطی مشی حرکت مصر در طی آخرین دهه ی قرن 4 ام پیش از میلاد را ترسیم کرده است. بطلیموس همچنین به رودخانه ی الماس در هند، اشاره کرده است. بعدها، در قرن 15 ام بعد از میلاد، یک سیاح ایتالیایی به نام Nicholi de Conti، در مورد معدن کاری الماس در هند، صحبت کرده است. یک سنگ شناس فرانسوی به نام Jean Baptiste Travernier ، 6 بار از هند بازدید کرد و به طور دقیق در مورد معدن کاری این ماده توضیح داد. با توجه به نوشته های او، در حدود 60000 مرد، زن و بچه، در معدن کاری الماس، مشارکت داشتند.
جزیره بورنئو در اندونزی در سال 600 بعد از میلاد، به عنوان تولید کننده ی الماس، به هند پیوست اما هند همچنان به عنوان تولیدکننده ی اصلی این سنگ زینتی مطرح بود. به هر حال، این غلبه بعد از کشف منابع الماس در برزیل در سال 1725، به پایان رسید. این معادن موجب شد تا این کشور به مدت 150 سال، رهبریت تولید الماس در جهان را در دست گیرد. بعدها، در سال 1870، ذخایر الماسی در آفریقای جنوبی کشف شد. بعد از آن ذخایری در تانزانیا، روسیه و بوتسوانا کشف شد. مهم ترین کشورهایی که اخیرا به جمع کشورهای دارنده ی منابع الماس وارد شده اند، کشور استرالیا بوده است. این ذخایر در سال 1979 در این کشور کشف شد. به دلیل کشف این منابع جدید، در سده های اخیر، صنعت معدن کاری الماس هند، افول قابل توجهی داشته است. تاریخچه ی تولید جهانی این ماده در طی 70 سال خیر به صورت زیر است:
انواع الماس
طبقه بندی الماس می تواند به صورت زیر باشد:
1. سنگ گران بها:
• نوع Ia ( شامل صفحات غیریکنواخت و نفوذ نیتروژن)
• نوع Ib (حاوی اتم های نیتروژن که به صورت رندوم با اتم های کربن جایگزین شده اند)
• نوع IIa (این نوع حاوی نیتروژن نیست)
• نوع IIb (این نوع حاوی نیتروژن نیست اما مقادیر اندکی بور در داخل ساختار آن وجود دارد)
2. صنعتی
• کربونادو (این نوع مجموعه ای از کلوخه های نزدیک به هم هست که حاوی کلوخه های سخت، با تافنس بالا و بسیار کوچک از کریستال های الماس می شود)
• بالاس (توده های گلوبول مانند از کریستال های الماس)
• بورت یا بورتز (الماس های خردایش یافته یا تفکیک شده)
o سنگ ها ( بزرگتر از مش 20)
o پودر/ گرد و غبار و به صورت گریت (کوچکتر از مش 20)
o الماس های نانوسایز یا میکروسایز طبیعی (ذرات بسیار ریز از الماس که یک میلیون بار کوچکتر از یک قیراط است)
تقریبا 98 % از الماس های زینتی طبیعی، نوع I هستند، در حالی که نوع IIa و IIb جزء گروه نادر هستند. برای اهداف فروش، سازمان های فروش مرکزی یا CSO الماس ها را به 5000 نوع طبقه بندی کرده اند. این طبقه بندی بر اساس اندازه، شکل، کیفیت و رنگ آنها انجام شده است.
انواع ذخایر الماسی
ذخایر الماس کنونی، در 4 حالت مختلف طبقه بندی می شوند. این کار موجب می شود تا این ذخایر، به 4 نوع مختلف طبقه بندی شوند. این طبقه بندی ها، عبارتند از:
a) ذخایر اولیه: این ذخایر، در واقع الماس های پردوتیکی و اکولوژیتیکی (peridotitic and eclogitic diamonds) را شامل می شوند. الماس های پردوتیکی در 3300 میلیون سال پیش در جبه ی زمین تشکیل شده اند، در حالی که الماس های اکولوژیتیکی، در 1000 تا 1600 میلیون سال پیش در پوسته ی زمین، تشکیل شده اند. این الماس ها در عمقی حدود 150 تا 200 کیلومتر تشکیل شده اند. این الماس ها، بعدها، به عمق های نزدیک تر به سطح زمین، انتقال یافته اند. این مسئله بواسطه ی فعالیت های آتشفشانی انجام شده است که در طی دوره های کیمبرلیت و لامپروییت، رخ داده اند. این حالت از انتقال، در واقع بواسطه ی انتقال الماس ها از میان سوراخ های باریکی انجام شده است که در داخل پوسته ی زمین وجود داشته است. این سوراخ ها، معمولاً لوله های الماسی یا لوله های کیمبرلیتی نامیده می شوند. عمر و زمان تشکیل در سختی الماس مؤثر است، در حالی که حالت انتقال این الماس ها به مکان های دیگر، موجب می شود تا این مواد، مواد کمیابی باشند. وقتی میزان وجود الماس در یک سنگ، در حدود 0.3 قیراط بر تن باشد، معدن کاری آن، صرفه ی اقتصادی دارد. الماس های موجود در لوله های کیمبرلیتی یونان، منبع تجاری الماس در جهان می باشد و لوله ی کیمبرلیتی Majhgaon در پاناما- هند، از جمله ی این لوله ها، به شمار می آید. در این منابع، کریستال های الماسی از 4 تا 20 قیراط در هر 100 تن سنگ، متغیر هستند. تنها مثال مهم از لوله ی لامپوریتی محتوی الماس، ذخیره ی آرگایل در استرالیای غربی است، که به دوره ی یونان باستان باز می گردد. این ذخیره، یکی از بزرگترین ذخایر الماس امروزی می باشد اما الماس های آن به ندرت کاربرد صنعتی دارند.
b) ذخایر الماسی رسوبی: کیمبرلیت ها، به آسانی دچار هوازدگی می شوند و محصولات حاصله از این هوازدگی که محتوی الماس هستند، با جریان مواد حاصله، جابجا می شوند. یک چنین الماس هایی، به عنوان ذخایر الماسی جابجا شده، نامیده می شوند. این نوع از ذخایر الماسی، از جمله ذخایر فقیر الماسی تلقی می شوند و در طی تاریخ، بیشترین کاوش ها نیز در این ذخایر، انجام شده است. در هند، حتی یک چنین ذخایری نیز هم اکنون مورد بهره برداری قرار می گیرند.
c) الماس دریایی: این نوع از ذخایر الماسی در نواحی ساحلی دریا و در بخش نامبیا قرار گرفته اند. در واقع این ذخایر در 150 متری زیر سطح دریا و 5 متری بستر دریا واقع شده اند. این سنگ ها در واقع سنگ های کیمبرلیتی محتوی الماس مربوط به آفریقای جنوبی هستند که تحت هوازدگی چند میلیون ساله قرار گرفته اند. سپس شسته شده و به سمت آتلانتیک حرکت کرده اند و در نامبیا رسوب کرده اند. این ذخایر نتیجه ای از حالت های خاصی از هوازدگی آبی و خاکی هستند. در واقع این ذخایر الماس دریایی، محتوی سنگ های زینتی پر دوامی هستند که بواسطه ی فرایندهای خاص، طبقه بندی طبیعی شده اند.
d) نانو/ میکروالماس ها: یک چنین الماس هایی، در برخی از شهاب سنگ ها، یافت می شوند اما آنها صرفه ی اقتصادی برای استفاده ندارند. به هر حال، در اواخر دهه ی 1970، محققین الماس های نانومتری را در سنگ های دگرگونی یافت کردند که در معادن اورانیوم قزاقستان، وجود داشتند. الماس های مشابهی در سنگ های دگرگون موجود در چین شرقی یافت کردند و بعد از آن، نیز این نوع الماس ها در اوایل دهه ی 1990، نیز یافت شد. این سنگ ها، هیچگاه بواسطه ی فشارهایی تشکیل نشده اند که الماس های معمولی، تولید می شوند. این اعتقاد وجود دارد که این الماس های محصولات کربناتی بوده اند که به دلیل تابش های هسته ای و بازآرایی اتم های کربنی و در یک میلیونیوم ثانیه، تشکیل شده اند. ذخایر محتوی یک چنین الماس های نانومتری که محتوی یک نسبت یک میلیون الماس بر سنگ معدن هستند، به عنوان منابع اقتصادی در نظر گرفته می شوند و تحقیقات بر روی معدن کاری آنها در آمریکا، در حال انجام می باشد.
در مورد کنگلومراهای الماسی، یک الماس عموماً با استفاده از طبقه بندی دستی، از مواد زائد جداسازی می شود. اما برای جداسازی الماس در کیمبرلیت های الماسی، از معدن کاری مکانیزه استفاده می شود. این معدن کاری ها شامل مراحل زیر می باشند:
1. سنگ های محتوی مواد الماسی ابتدا خردایش شده و قطعات بزرگ الماس با استفاده از جداسازی دستی، جداسازی می شوند.
2. سپس سنگ های باقیمانده، دوباره خردایش می شوند و به اندازه ای می رسند که زیر مش 20 و بزرگتر از مش 80 هستند. این مواد تحت جداسازی بواسطه ی گرانش محیط سنگین قرار می گیرند. محیط سنگین محتوی مخلوطی از آب، کیمبرلیت خردایش یافته، مگنتیت و پودر فروسیلیس هستند. این نسبت به حدی است که وزن مخصوص این ماده در گستره ی 2.7 تا 3.0 می باشد. فروسیلیس کمک می کند تا میزان مشکلات مربوط به حمل و نقل، کاهش یبد. این کار با کاهش توده ی ماده ای انجام می شود. در اینجا، مگنتیت موجب افزایش توده ی ماده می شود. در انتهای این مرحله، ذرات کیمبرلیت سبک تر، تحت فلوتاسیون قرار گرفته و ذرت سنگین تر که حاوی الماس، مگنتیت و فروسیلیس می باشند، ته نشین می شوند.
3. مواد ته نشین شده، به داخل جداساز مغناطیسی وارد می شوند و الماس ها که موادی غیر مغناطیسی هستند، از مگنتیت و فروسیلیس که موادی مغناطیسی هستند، جداسازی می شوند. بالاتر از 90 % مواد مورد استفاده در این فرایند، بازیافت می شوند.
4. کسر غیر مغناطیسی جداسازی شده، به داخل جداسازهای اشعه ی X وارد می شوند. اشعه های X برخورد کرده به الماس، موجب ایجاد نور آبی رنگ می شوند. با این کار، ذرات الماس قابل تشخیص می شوند. با استفاده از این روش، بیشتر قطعات الماس، قابل تشخیص هستند و بدین وسیله، در داخل یک جعبه، جمع آوری می شوند.
5. بخش باقیمانده از مواد غیر مغناطیسی حاوی برخی قطعات الماس و مقادیری قطعات بی ارزش است که با آب مخلوط شده و از میان صفحه ی موربی عبور می کند. این صفحه حاوی گریس خاصی است که موجب می شود الماس به دام افتد. خواص نمگیری خاص این گریس همچنین موجب می شود تا این فرایند به خوبی انجام شود. یکی دیگر از خواص خاص این گریس، سهولت ذوب شدن و افت ضخامت آن می باشد. بنابراین، وقتی گریس با ذرات الماس، حرارت داده می شود، به آسانی این ذرات الماس از آن جداسازی می شود.
بعد از بازیابی الماس از سنگ، مرحله ی نهایی، شامل انتخاب و جداسازی انواع مختلف سنگ های زینتی از الماس های صنعتی می باشد. این مسئله به صورت دستی انجام می شود. سنگ های زینتی سپس به صنایع برش کاری و پولیش کاری، فروخته می شوند.
معیار استفاده
مینرالوژی منحصربفرد و خواص فیزیکی و نوری خاص الماس، از جمله معیارهای استفاده از این ماده می باشد. معیار استفاده از این ماده، به این وابسته است که الماس از نوع زینتی است یا از نوع صنعتی. این موارد در ادامه مورد بررسی قرار گرفته است.
A. الماس های زینتی: با توجه به توصیف دیکشنری وبستر، سنگ زینتی به معنای هر زیورآلاتی است که ارزش و زیبایی ذاتی دارد و این زیبایی در آن ایجاد نشده است. در واقع سنگ های زینتی یا مواد زینتی، سنگ ها یا موادی هستند که بواسطه ی برش یک سنگ زینتی طبیعی، تولید می شود. به طور کل، یک سنگ زینتی، به ندرت سخت بالایی دارد و علاوه بر این، دارای دوام، درخشش و زیبایی طبیعی دارد. سه ویژگی یک سنگ زینتی همواره وجود دارد. این ویژگی ها، عبارتند از کمیابی، دوام و زیبایی. کمیابی، یک عملکرد اقتصادی ایجاد می کند. دوام نیز یک ویژگی فیزیکی قابل اندازه گیری می باشد اما زیبایی، یک ویژگی خاص هر فرد می باشد. البته ویژگی هایی از جمله رنگ، قابلیت پولیش کاری، درخشندگی، اندازه، شکل و غیره، بر روی زیبایی اثرگذار می باشند.
• کمیابی: به دلیل حالت انتقال الماس ها به فواصل طولانی، موجب می شود تا این ماده، ماده ای کمیاب باشد و از این رو، الماس یک سنگ زینتی کمیاب محسوب می شود. با اعمال قوانین مربوط به فروش الماس، کمیابی این ماده نمود بیشتر یافت و ارزش آن افزوده شد. این مورد یکی از دلایل اصلی مربوط به این مسئله است که چرا الماس ارزش بیشتری نسبت به سایر سنگ های زینتی، دارد.
• دوام: یک الماس، یک ماده ی طبیعی سخت است که دارای سختی 10 در مقیاس موهس است. علاوه بر این، این ماده بوسیله ی اسید، خورده نمی شود. سختی و مقاومت در برابر اسید، موجب می شود تا این ماده، دوام بالایی داشته باشد. حالت تشکیل این ماده تحت شرایط تنش شدید حرارتی و نیرو، موجب می شود تا سختی این ماده بالا رود. تنها ضعف این ماده، شکسته شدن این ماده به دلیل برخورد یک جسم سخت به آن می باشد. اما به خودی خود، این ماده، فناناپذیر می باشد.
• رنگ: همانگونه که اشاره شد، الماس حاوی 98.9 % کربن 12 و 1.1 % کربن 13 است که ممکن است این اتم ها، تا حدی با برخی عناصر خارجی، جایگزین شوند. وقتی کربن 13 بدون وجود هیچ عنصر خارجی، در داخل اتم های کربن 12 پخش شده باشند، الماس واقعا بی رنگ است. رمز وجود رنگ در برخی الماس ها، در آزمایشگاه Bell آمریکا، شناخته شد. در این آزمایشگاه، الماس تا دمای 2000 درجه ی سانتیگراد حرارت داده شد و حضور عنصر نیتروژن در این نمونه مشخص شد. رنگ ها در الماس، به دلیل وجود تغییر شکل و برخی ناخالصی ها (اتم های خارجی) در این مواد، ایجاد می شود. در واقع این اتم های خارجی نیز موجب اعوجاج در ساختار الماس می شوند. عنصر خارجی متداول موجود در این ماده، عنصر نیتروژن در نوع I و عنصر بور در نوع IIb می باشد. گرافیت نیز یکی دیگر جزء های خارجی است که ممکن است در این ساختار، وجود داشته باشد. برای هر یک میلیون اتم کربن، تنها 1000 اتم با اتم های نیتروژن جایگزین می شوند. این اتم های خارجی به صورت کلوخه هایی متشکل از 4 تا 10 اتم وجود دارند. این اعتقاد وجود دارد که این اتم ها، به دلیل برخود این قطعات با دما و فشار بالا بعد از تشکیل، وارد ساختار شده اند. کلوخه های نیتروژنی، موجب می شود تا رنگ الماس به طرف زرد حرکت کند. میزان بور موجود در این الماس ها، اندک است. تنها یک یا دو اتم بور در هر یک میلیون اتم کربن، وجود دارد. بور موجب می شود تا جذب اشعه های فروسرخ نور، بیشتر شود و بدین صورت الماس به رنگ آبی تا خاکستری آبی رنگ، به نظر برسد. با توجه به یک گزارش تحقیقی که در دانشگاه فلوریدای آمریکا و دانشگاه Case Western Reserve استرالیا، انجام شده است، الماس های سیاه رنگ، رنگ خود را به دلیل وجود ناخالصی های اتمی نیتروژن و هیدروژن، بدست آورده اند. سایر رنگ ها، یعنی، سبز، قرمز، بنفش، خاکستری، قهوه ای و ... به دلیل تغییر شکل ایجاد شده در ساختار کریستالی ایجاد شده اند. این مورد به دلیل تابش های طبیعی به زمین انجام شده است. این تابش ها می تواند از نوع تابش گاما، ذرات آلفا، الکترون و ... باشد. به طور کلی، الماس های سفید، سبز و آبی، بسیار نادر هستند و از این رو، ارزش بالایی دارند. الماس قرمز،نیز نادرترین الماس می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee
/ج
