原来钻石是这样形成的
钻石的英文是 Diamond,意思是“金刚石”。
钻石是一种单斜晶系的矿物,最早发现于俄罗斯圣彼得堡附近的乌拉尔山脉北麓。
在地质学上,金刚石被认为是形成最早的天然矿物,同时也是已知最硬的矿物。
钻石之所以能被视为宝石,不仅仅因为它能抵抗一切机械力,更重要的原因在于其坚硬耐磨的特性。
在自然界中只有4%的金刚石能够切割,而被称为“钻石”。
一、金刚石形成的地质背景
金刚石形成的地质背景是高温高压下的高压条件,使金刚石在地球内部和周围空间生长出来,金刚石形成后经过多次高温变质作用,逐渐转化为钻石。
因此钻石的形成必须具备有高温高压的地质条件。
但是,由于地球内部温度高达2000℃左右,钻石就是在这种温度下才被形成的。
二、金刚石形成过程中所需条件
金刚石形成的过程分为四个阶段:
①碳元素在高温高压条件下,首先从碳质岩石中剥离出来,成为金刚石的“母体”。
②石墨在高温高压条件下,石墨与金刚石发生化学反应,生成金刚石和石墨。
③在两种元素相互反应的同时,产生新的物质成分与矿物。
④新物质组成稳定状态后,形成天然金刚石。
三、钻石原矿形成与保存条件
钻石原矿的形成需要两个重要条件:一是足够纯净的金刚石晶体,二是适当温度。
钻石矿石中所含的杂质元素会使晶体产生不同程度的变质作用,从而影响钻石原矿形成和晶型。
一般来讲,在金刚石原矿中含有一定比例的杂质元素的原矿所形成的晶体通常称为钻石原矿。
一般情况下,在金刚石形成过程中,含碳物质比含氧物质要多得余,如果没有这些多余物质,则金刚石很难形成。
此外,当含碳物质含量过高时也会对晶体产生变质作用:
四、金刚石晶体生长的物理过程和技术方法
(1)高温高压法:此法以气体或液体为原料,在高温高压条件下生长出金刚石晶体。
(2)热等静电场法制备:将金刚石晶体放在强电场下,使其处于高温、高压环境中,可以产生高的化学活性和热活性。
(3)真空法:采用真空使金刚石晶体受热,也可在高温、高压条件下生长金刚石晶体。
(4)低温和超真空法制备:利用低温和超真空环境对金刚石进行加工生产。
(5)化学气相沉积法:用碳氢化合物气体在一定的温度条件下与碳进行反应,再通过特殊工艺使碳原子成核、生长的一种方法。
(6)热等静电场法制备:利用电场来控制金刚石晶体的生长过程,是一种新型的制备金刚石晶体技术。