钻石是如何被人发现的？钻石产生的环境

国石文化 2024年03月17日 03:27 70

钻石起源于地球深处，那么钻石是如何离开地壳进入人们视线的呢？它们是如何到达浅层地壳的？【/h/]【/h/]钻石的生产环境【/h/]【/h/]1827年以前，在印度和巴西的沙矿中发现了钻石，也就是在源自河流的沙子和砾石中发现了钻石。这种矿床于1866年在南非首次发现。不久之后，在金伯利镇附近的Koffiefontein发现了含有钻石的原始岩石金伯利岩，并很快被其他人认出。【/h/]【/h/]【/h/]【/h/]此后，金伯利岩在许多国家被发现。金伯利岩是含金刚石的主要寄主岩石。它来自地球深部，以气体（C、H、O为主要成分）、液体（超镁铁质岩浆）和固体（地幔橄榄岩和榴辉岩）的混合物形式到达浅部地壳。在岩浆上升过程中，熔体捕获了含金刚石的橄榄岩和榴辉岩，并将这些捕虏体和捕虏体（包括金刚石）沿构造薄弱带带到地壳浅层。世界不同地区的金伯利岩有不同的成分，这与上升过程中经过的岩石类型有关。金伯利岩具有斑状结构、角砾岩结构和细粒结构。最常见的矿物是橄榄石、石榴石、辉石、闪石、云母、钛铁矿和少量其他矿物，如钻石。最有效的指示矿物是Cr-Mg-Al石榴石和Mg-钛铁矿，因为这两种矿物很少与其他岩石共存，经过长时间的风化后仍能存活。【/h/]【/h/]金伯利岩暴露在大气中，很快风化成黄色脆性物质，被称为“黄土地”。在风化带之下，金伯利岩通常呈深蓝灰色且坚硬，被称为“蓝色土地” 1979年，在西澳大利亚发现了另一种含金刚石的岩石——钾镁煌斑岩。与金伯利岩一样，钾镁煌斑岩也以圆柱体或岩壁的形式出现，但与金伯利岩相比，其圆柱体相对于主通道具有特别大的火山口带。【/h/]【/h/]西澳大利亚钾镁煌斑岩是一种超富钾镁碱性岩，也称为超钾缙云火山岩，属于浅相或喷出相，具有斑状结构和微晶-隐晶质结构基质，以脉或岩墙形式产出。其特征矿物为贵橄榄石、白榴石、富钛贫铝金云母、透辉石、含钛钾的碱镁闪石和富钾火山玻璃。与金伯利岩一样，它也捕获地幔中含有钻石的橄榄岩和榴辉岩等捕虏体。除了上述两种含金刚石的寄主岩石外，世界上还有许多冲积砂矿金刚石矿床，即砂矿是由含金刚石的原岩经风化、流水搬运和沉积作用形成的。【/h/]【/h/]钻石形成的条件【/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/]【/h/]【/h/]当碳原子以六边形环状层排列时，就形成了石墨这种硬度较低的高温耐火材料；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。迄今为止，世界上大多数钻石主要产于金伯利岩中。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）形成于大陆地壳稳定、变形较小的克拉通之下的地幔环境中。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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