科普:鑽石到底是如何形成的?

2020-11-23 IT之家

北京時間6月19日消息,據美國生活科學網站報導,人們經常說:「鑽石是永恆的!」,因此它成為永恆愛情的象徵。之所以這樣認為或許是因為鑽石是具有10億多年歷史的突變體巖石,它們在地球深層地幔經受了多次擠壓壓力和灼熱溫度的考驗,但事實上鑽石並不是人們所想像的那樣神奇。

不管怎樣,一大塊碳需要很長時間才能結晶形成一顆閃閃發光的鑽石,事實上鑽石形成時間太長了,以至於科學家對其如何形成的並不確定。一種流行理論認為,當海床板塊層(海洋板塊的一部分)在大陸板塊之下研磨,期間會形成鑽石

在這一過程中,大洋板塊和海底所有礦物質都深入地幔之下幾百公裡深處,在比地球表面溫度高數千倍的高溫和高壓條件下緩慢結晶。最終這些晶體與叫做「金伯利巖」的火山巖漿結合在一起,以鑽石的形式出現在地球表面。

支持這一理論的證據還可以在海洋礦物中發現,正是這些礦物形成了著名的藍鑽,例如:具有神秘藍色的——「希望之鑽」。藍鑽是地球上開採最深、最稀有、價格最貴的鑽石之一,因此很難進行研究分析。最新的研究報告為鑽石的海洋起源提供了新的證據,在這項研究中,研究人員觀察了一種更為常見的巖石結構——纖維狀鑽石,其內部有含鹽沉積物。

與大多數用於婚禮鑽石不同的是,纖維狀鑽石布滿少量鹽、鉀和其他物質,對於珠寶商而言,它們的商業價值不高,但是對於那些揭曉其地下起源的科學家來說,這是一種非常有研究價值的鑽石。

研究報告第一作者、澳大利亞麥考瑞大學麥可·福特斯(Michael Forster)在一份申明中稱,有一種理論認為,保存在鑽石內部的鹽分來自海水,但無法進行測試。

因此,福特斯和同事並未跟蹤分析鑽石的遠古起源,而是試圖在實驗室裡進行模擬實驗,重建海底礦物下沉到地幔時發生的超高熱、超高壓反應。研究人員將海洋沉積物樣本放在一個裝有橄欖巖礦物的容器之中,橄欖巖是一種火山巖,廣泛存在於人們認為鑽石形成的地球深處。然後,他們將混合物暴露在模擬地幔的超高溫、超高壓環境中。

研究人員發現,當混合物承受4-6吉帕壓力(平均海平面大氣壓40000-60000倍),溫度達到800-1100攝氏度時,橄欖巖將形成具有纖維鑽石類似屬性的鹽晶體。換句話講,當遠古海床滑入地幔深處「坩堝」中,碰撞作用將為鑽石形成創造完美的條件,用純碳製成、不含任何沉澱物的鑽石也可以使用該方法製造。

福特斯說:「我們知道,在鑽石形成的過程中其周圍必然存在某些含鹽液體,現在我們已證實,海洋沉積物符合該條件。該實驗還製造出對金伯利巖形成至關重要的礦物質,在火山爆發期間,鑽石通常會附著在金伯利巖表面。」

因此,鑽石可能見證了地球遠古海洋的歷史,它是在地球極端環境下形成的。近期《自然》雜誌發表研究報告稱,鑽石中含有微量發光礦物質,很可能源自46億年前一次中子星碰撞事件的,當時太陽系下了一次「珠寶雨」。

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  • 鑽石到底是如何形成的?
    在溫度高於 2100 華氏度(1150 攝氏度),壓力為海平面壓力 45,000 倍的環境下,形成了一種晶體,即地球上最堅硬的天然礦物:鑽石。隨著時間的推移,侵蝕作用將這些鑽石原石從母巖中剝離出來。 這些鑽石晶體隨著流動的河水和溪水,最終進入河流的礫石層和泥沙中,這通常距離其原產地十分遙遠。19 世紀晚期以前,世界上的鑽石都是在這些衝積層中發現和採集的。
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    鑽石的形成原因——地球深處的高溫高壓大部分鑽石是在地質的高溫高壓下形成的。而鑽石形成條件的壓力在4.5到6Gpa,溫度在1100到1500℃。大致換算下來相當於地下150到200km的深度。在地球深處只有很少的地方具有這種鑽石形成的物理、化學條件。從目前開採的鑽石礦中發現,絕大多數的鑽石形成年代都在20億至30億年前,在南非地區發現的一些鑽石的年齡甚至達到了45億年左右,這也能在一方面證實鑽石是在地球誕生後不久便開始在地球內部結晶的。鑽石也是世界上最古老的寶石。
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  • 【鑽石知識】鑽石的形成過程
    鑽石一般是通過火山爆發形成的。被巖漿帶到地球表面。巖漿在上升過程中,同時也會把一些相關的礦物「擄獲」到地球表面。
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    《自然—通訊》近日發表了一種可以解釋天然鑽石如何形成的新機制。根據這個新模型,在地球深處水—巖的相互作用中,酸鹼度(pH值)的下降會帶來鑽石的沉澱。過去,鑽石的形成一直被歸因為和地底深處液體或者巖漿的氧化還原反應,但是科學家對這些反應的了解卻十分有限,此前也尚未研究過pH值變化對其產生的影響。美國馬裡蘭州約翰斯·霍普金斯大學的DimitriSverjensky和團隊使用一個理論分析模型模擬了鑽石的形成條件。
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    那麼鑽石是怎麼形成的呢?戴維尼鑽石專家和你一起分享鑽石是怎麼形成的!1、鑽石中文名稱:金剛石英文名稱:Diamond摩氏硬度:10化學成份:99.98%的碳鑽石是指經過琢磨的金剛石,金剛石是一種天然礦物,是鑽石的原石。簡單地講,鑽石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體。2、物理性能:是天然礦物中的最高硬度,其脆性也相當高,用力碰撞仍會碎裂。
  • 鑽石的來源,鑽石是怎樣形成並被切割的?
    鑽石形成於地下160千米的地幔層的一般條件是:碳元素受壓力至少為3x 10千帕,溫度至少為400C。如果兩個條件有任何一個不具備,那麼形成的就是石墨而非鑽石。在150千米或更深的地下,壓力會達到約5x 10千帕,而溫度則會超過1 200C。
  • 鑽石是怎麼形成的
    一、鑽石的形成條件早在18世紀後期,科學上就誣實了貴盆的金明石與普通的石墾都是由破原子組成。當碳原子呈六方環狀的層狀排列時。形成的是低硬度的離做耐火材料—石舀.當碳原子呈立方最策密堆積.彼此以共價健相連時.就形成了自然界最硬的礦物—金附石。
  • 存在鑽石雨!海王星和天王星的碳元素即使只有1%,也能形成鑽石
    但除此之外,科學家們還研究發現了一件比較值得人們興奮地事情,那就是海王星和天王星上存在著超強高壓,這就意味著它們能輕易地把碳原子壓成鑽石。雖然這個發現很值得人們高興,但很快就被一個事實潑了冷水。因為就目前我們對於海王星和天王星的探測情況來看,這兩顆星球上的碳元素只有1%左右。