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鑽石的形成原理

有些專家說金剛石就是鑽石,其實這種說法是有誤區的,其實,鑽石隻是用金剛石精加工過而得來的産品,鑽石算得上是世界上最為堅硬的物體、成份也是最為簡單的,它是組成元素主要是碳、具有立方體結構的天然結晶體。

鑽石的成份就是我們常見的煤、鉛筆芯和糖的成份幾乎是相同的,其中碳元素在較高的溫度、壓力下,結晶形成石墨(黑色),而在高溫、極高氣壓及還原環境(通常來說就是一種缺氧的環境)中則結晶為珍貴的鑽石(無色)。為了便于理解鑽石的起源,先看一看含有鑽石的原岩。

自從鑽石在印度被發現以來,我們不斷聽到人們在河邊、河灘上撿到鑽石的故事,這是由于位于河流上遊某處含有鑽石的原岩,被風化、破碎後,鑽石随水流被帶到下遊地帶,比重大的鑽石被埋在沙礫中。鑽石的原岩是什麼?1870年人們在南非的一個農場的黃土中挖出了鑽石,此後鑽石的開掘由河床轉移到黃土中,黃土下面就是堅硬的深藍色岩石,它就是鑽石原岩——金伯利岩(kimberlite)。

什麼是金伯利岩?金伯利岩是一種形成于地球深部、含有大量碳酸氣等揮發性成份的偏堿性超基性火山岩,這種岩石中常常含有來自地球深部的橄榄岩、榴輝岩碎片,主要礦物成份包括橄榄石、金雲母、碳酸鹽、輝石、石榴石等。研究表明,金伯利岩漿形成于地球深部150公裡以下。由于這種岩石首先在南非金伯利被發現,故以該地名來命名。

另一種含有鑽石的原岩稱鉀鎂煌斑岩(lamproite),它是一種過堿性鎂質火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含輝石、橄榄石等礦物,典型産地為澳大利亞西部阿蓋爾(Argyle)。

科學家們經過對來自世界不同礦山鑽石及其中原生包裹體礦物的研究發現,鑽石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa(相當于150-200km的深度),溫度為1100-1500℃。雖然理論上說,鑽石可形成于地球曆史的各個時期/階段,而目前所開采的礦山中,大部分鑽石主要形成于33億年前以及12-17億年這兩個時期。如南非的一些鑽石年齡為45億左右,表明這些鑽石在地球誕生後不久便已開始在地球深部結晶,鑽石是世界上最古老的寶石。

鑽石的形成需要一個漫長的曆史過程,這從鑽石主要出産于地球上古鑽石老的穩定大陸地區可以證實。另外,地外星體對地球的撞擊,産生瞬間的高溫、高壓,也可形成鑽石,如1988年前蘇聯科學院報道在隕石中發現了鑽石,但這種作用形成的鑽石并無經濟價值。

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