钻石是如何形成的？钻石形成的条件

国石文化 2024年03月17日 04:04 7 国石之家

钻石是如何形成的？钻石形成的条件

【/h/]【/h/]钻石的结构组成【/h/]【/h/]早在18世纪晚期，科学就证明了珍贵的钻石和普通的石墨都是由碳原子组成的。【/h/]【/h/]当碳原子以六边形环状层排列时，就形成了石墨这种低硬度的高温耐火材料；当碳原子以立方体形式密集排列并通过共价键相互连接时，自然界中最坚硬的宝石-钻石就形成了。众所周知，地球上大部分碳以碳酸盐（如石灰石）和碳氢化合物（如石油）的形式存在。虽然从地幔深处喷发的火山含有CO2气体，证明地幔中存在碳，但地幔中的碳含量相当少。【/h/]【/h/]钻石的碳同位素组成表明它们源自地幔。那么，地幔中的少量碳在什么物理化学条件下才能形成具有特殊结构的钻石，这成为人们研究钻石成因的重要课题。【/h/]【/h/]钻石的形成迄今为止，世界上大多数钻石主要存在于金伯利岩中。金伯利岩是一种碱性超基性岩，主要分布在稳定地区的深大断裂带中。其产状为爆破岩管和火山颈，或岩壁和岩脉，时代主要为白垩纪。金伯利岩多为深色，以灰绿色居多。矿物成分非常复杂，包括金伯利岩原生矿物、从上地幔和地壳捕获的矿物以及后期蚀变的矿物。【/h/]【/h/]根据含金刚石金伯利岩中捕虏体的特征，可分为橄榄岩金刚石和榴辉岩金刚石。橄榄岩金刚石包裹体显示其形成温度为900 ~ 1 300℃（平均1050℃），压力为（45 ~ 60）×108 Pa，相当于地球上120 ~200 km的深度。榴辉岩金刚石包裹体的研究结果表明，它们的形成温度约为1 250℃，压力数据也表明它们可能来自1880年。金刚石形成的温度和压力条件反映了金刚石在漫长的地质时代（古生代以来）中形成于大陆地壳稳定、变形较小的克拉通地幔环境。因为洋壳下相当深度的相应温度（高达1500 ~ 1700℃）高于克拉通下的温度。目前地球上稳定的克拉通地区包括加拿大、南部非洲、巴西、澳大利亚、西伯利亚以及中国的华北地台和扬子地台。钻石的产量与这些地区厚厚的岩石圈有关。【/h/]【/h/]通过实验室高温高压实验，建立了碳在不同状态下的稳定区域，由此可以推断金刚石可能的形成温度和压力。从高温高压下的实验可以知道，特别是在高压下，可以形成具有粗颗粒的八面体金刚石。如果压力稳定，温度迅速下降，则金刚石仍处于稳定状态；相反，如果温度稳定，压力迅速下降，则容易导致金刚石晶体结构的位错滑移并诱发晶格缺陷，这会使一些无色的金刚石变成棕黄色和棕黄色，金刚石会逐渐石墨化。因此，金刚石形成的首要条件是在高温高压下形成的无色透明的金刚石，在上升过程中压力应保持基本不变或缓慢下降。然而，在地球的开放系统中，特别是当它接近地表时，压力会迅速下降。为了在岩浆上升过程中保持温度和压力不变，岩浆必须首先快速上升。然而，含有钻石的金伯利岩岩浆可以以70公里/小时的速度上升，并在几个小时内到达地表，这正好符合上述要求。此外，钻石的形成与其形成方式和环境密切相关。

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