鉆石是如何被人發現的？鉆石產生的環境

國石文化 2024年03月17日 03:27 145 國石之家

鉆石起源于地球深處，那么鉆石是如何離開地殼進入人們視線的呢？它們是如何到達淺層地殼的？【/h/]【/h/]鉆石的生產環境【/h/]【/h/]1827年以前，在印度和巴西的沙礦中發現了鉆石，也就是在源自河流的沙子和礫石中發現了鉆石。這種礦床于1866年在南非首次發現。不久之后，在金伯利鎮附近的Koffiefontein發現了含有鉆石的原始巖石金伯利巖，并很快被其他人認出。【/h/]【/h/]【/h/]【/h/]此后，金伯利巖在許多國家被發現。金伯利巖是含金剛石的主要寄主巖石。它來自地球深部，以氣體（C、H、O為主要成分）、液體（超鎂鐵質巖漿）和固體（地幔橄欖巖和榴輝巖）的混合物形式到達淺部地殼。在巖漿上升過程中，熔體捕獲了含金剛石的橄欖巖和榴輝巖，并將這些捕虜體和捕虜體（包括金剛石）沿構造薄弱帶帶到地殼淺層。世界不同地區的金伯利巖有不同的成分，這與上升過程中經過的巖石類型有關。金伯利巖具有斑狀結構、角礫巖結構和細粒結構。最常見的礦物是橄欖石、石榴石、輝石、閃石、云母、鈦鐵礦和少量其他礦物，如鉆石。最有效的指示礦物是Cr-Mg-Al石榴石和Mg-鈦鐵礦，因為這兩種礦物很少與其他巖石共存，經過長時間的風化后仍能存活。【/h/]【/h/]金伯利巖暴露在大氣中，很快風化成黃色脆性物質，被稱為“黃土地”。在風化帶之下，金伯利巖通常呈深藍灰色且堅硬，被稱為“藍色土地” 1979年，在西澳大利亞發現了另一種含金剛石的巖石——鉀鎂煌斑巖。與金伯利巖一樣，鉀鎂煌斑巖也以圓柱體或巖壁的形式出現，但與金伯利巖相比，其圓柱體相對于主通道具有特別大的火山口帶。【/h/]【/h/]西澳大利亞鉀鎂煌斑巖是一種超富鉀鎂堿性巖，也稱為超鉀縉云火山巖，屬于淺相或噴出相，具有斑狀結構和微晶-隱晶質結構基質，以脈或巖墻形式產出。其特征礦物為貴橄欖石、白榴石、富鈦貧鋁金云母、透輝石、含鈦鉀的堿鎂閃石和富鉀火山玻璃。與金伯利巖一樣，它也捕獲地幔中含有鉆石的橄欖巖和榴輝巖等捕虜體。除了上述兩種含金剛石的寄主巖石外，世界上還有許多沖積砂礦金剛石礦床，即砂礦是由含金剛石的原巖經風化、流水搬運和沉積作用形成的。【/h/]【/h/]鉆石形成的條件【/h/]【/h/]早在18世紀晚期，科學就證明了珍貴的鉆石和普通的石墨都是由碳原子組成的。【/h/]【/h/]【/h/]【/h/]當碳原子以六邊形環狀層排列時，就形成了石墨這種硬度較低的高溫耐火材料；當碳原子以立方體形式密集排列并通過共價鍵相互連接時，自然界中最堅硬的寶石-鉆石就形成了。眾所周知，地球上大部分碳以碳酸鹽（如石灰石）和碳氫化合物（如石油）的形式存在。雖然從地幔深處噴發的火山含有CO2氣體，證明地幔中存在碳，但地幔中的碳含量相當少。【/h/]【/h/]鉆石的碳同位素組成表明它們源自地幔。那么，地幔中的少量碳在什么物理化學條件下才能形成具有特殊結構的鉆石，這成為人們研究鉆石成因的重要課題。迄今為止，世界上大多數鉆石主要產于金伯利巖中。金伯利巖是一種堿性超基性巖，主要分布在穩定地區的深大斷裂帶中。其產狀為爆破巖管和火山頸，或巖壁和巖脈，時代主要為白堊紀。金伯利巖多為深色，以灰綠色居多。礦物成分非常復雜，包括金伯利巖原生礦物、從上地幔和地殼捕獲的礦物以及后期蝕變的礦物。【/h/]【/h/]根據含金剛石金伯利巖中捕虜體的特征，可分為橄欖巖金剛石和榴輝巖金剛石。橄欖巖金剛石包裹體顯示其形成溫度為900 ~ 1 300℃（平均1050℃），壓力為（45 ~ 60）×108 Pa，相當于地球上120 ~200 km的深度。榴輝巖金剛石包裹體的研究結果表明，它們的形成溫度約為1 250℃，壓力數據也表明它們可能來自1880年。金剛石形成的溫度和壓力條件反映了金剛石在漫長的地質時代（古生代以來）形成于大陸地殼穩定、變形較小的克拉通之下的地幔環境中。因為洋殼下相當深度的相應溫度（高達1500 ~ 1700℃）高于克拉通下的溫度。目前地球上穩定的克拉通地區包括加拿大、南部非洲、巴西、澳大利亞、西伯利亞以及中國的華北地臺和揚子地臺。鉆石的產量與這些地區厚厚的巖石圈有關。【/h/]【/h/]通過實驗室高溫高壓實驗，建立了碳在不同狀態下的穩定區域，由此可以推斷金剛石可能的形成溫度和壓力。從高溫高壓下的實驗可以知道，特別是在高壓下，可以形成具有粗顆粒的八面體金剛石。如果壓力穩定，溫度迅速下降，則金剛石仍處于穩定狀態；相反，如果溫度穩定，壓力迅速下降，則容易導致金剛石晶體結構的位錯滑移并誘發晶格缺陷，這會使一些無色的金剛石變成棕黃色和棕黃色，金剛石會逐漸石墨化。因此，金剛石形成的首要條件是在高溫高壓下形成的無色透明的金剛石，在上升過程中壓力應保持基本不變或緩慢下降。然而，在地球的開放系統中，特別是當它接近地表時，壓力會迅速下降。為了在巖漿上升過程中保持溫度和壓力不變，巖漿必須首先快速上升。然而，含有鉆石的金伯利巖巖漿可以以70公里/小時的速度上升，并在幾個小時內到達地表，這正好符合上述要求。此外，鉆石的形成與其形成方式和環境密切相關。

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