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為什么南非盛產(chǎn)鉆石 為什么南非盛產(chǎn)鉆石和黃金


為什么南非盛產(chǎn)鉆石 為什么南非盛產(chǎn)鉆石和黃金

文章插圖
鉆石是一種名貴寶石,然而在地球表面,鉆石的數(shù)量并不多,且地理位置分布不均勻,其中一些地方的鉆石明顯要比其他地方多得多,尤其是火山曾經(jīng)爆發(fā)過的地方 。比如:南非是鉆石的重要產(chǎn)區(qū)之一,這里的鉆石不僅品質(zhì)好,而且鉆石個頭也非常大,其中世界上最大的鉆石“庫利南”就是在這里被發(fā)現(xiàn) 。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),在地質(zhì)歷史上,南非曾經(jīng)發(fā)生過多次火山運(yùn)動,而這些火山恰恰是鉆石礦形成的關(guān)鍵 。
鉆石的形成我們知道,鉆石的主要元素是碳,碳在地球上非常常見,二氧化碳、一氧化碳以及石墨等都是由碳構(gòu)成,就連我們的身體里都有一部分碳 。
碳雖然常見,但是鉆石卻不常見,這主要是因為鉆石的形成需要依賴高溫高壓的環(huán)境,只有在1100-1500攝氏度的高溫,壓強(qiáng)在4.5到6Gpa的環(huán)境下,碳才可以形成鉆石 。
由于條件苛刻,所以很多星球都無法形成鉆石,比如:海王星和木星雖然壓力強(qiáng)大,但是該星球上的碳元素并不豐富 。而地球則相反,地球上碳元素非常豐富,但是高溫高壓環(huán)境并不多,幸運(yùn)的是,地球內(nèi)部就存在著這樣的環(huán)境 。
地球內(nèi)部有一個炙熱的內(nèi)芯,內(nèi)芯的溫度達(dá)到了4000-6000攝氏度的高溫,高溫足以融化一切物質(zhì),但這里的物質(zhì)卻以固態(tài)的形式存在,原因是因為這里的壓強(qiáng)也超級高,足以將液態(tài)的鐵元素壓縮成固態(tài)的鐵核 。
鐵核的溫度會向外傳遞,不過在傳遞的過程中,溫度會下降,所以地幔層的溫度剛好在1000攝氏度-3000攝氏度;另外,地幔層的壓強(qiáng)也剛好能夠滿足鉆石的形成條件,所以鉆石可以在地幔層中形成,據(jù)估計在地球內(nèi)部有1000億噸鉆石 。
據(jù)科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn),顆粒較小的鉆石一般形成于距離地球144-193公里的地幔層中;而顆粒較大的鉆石一般形成于距離地球表面320-900公里的地幔層中 。
按理來說,形成于地幔層的鉆石很難到地球表面,而我們又無法將礦井挖掘到地幔層這么深,那鉆石究竟是怎么來到地球表面的呢?
火山噴發(fā)盡管地幔層位于地球內(nèi)部,但它們并不是沒有機(jī)會到達(dá)地球表面 。
我們知道,地球內(nèi)芯的溫度非常高,而巖石層的溫度又非常低,導(dǎo)致地幔層的熔融巖漿遇到冰冷的巖石層時,會形成熱對流 。
熱對流又會帶動上方的地殼發(fā)生緩慢移動,而在移動的過程中,高溫高壓的地幔層物質(zhì)在遇到地殼薄弱地帶時,就會形成火山噴發(fā) 。
火山的噴發(fā),實際上就是將地幔層的物質(zhì)帶到地球表面,其中也包含鉆石 。不過并不是所有的火山爆發(fā)都會攜帶鉆石,只有突然從高溫高壓環(huán)境下爆破到低溫低壓的開放環(huán)境中,才會攜帶鉆石 。
其中,金伯利巖漿火山噴發(fā)非常猛烈、快速并且時間短,所以一般金伯利巖較多的地方,鉆石含量也較多 。
當(dāng)火山噴發(fā)之后,一些沒來得及被噴射到地表的鉆石會在火山噴發(fā)的管道內(nèi),一般鉆石礦開采,主要就是挖掘這條管道內(nèi)的物質(zhì) 。
這些被噴射到地球表面的鉆石,有時會被巖石、泥土等覆蓋,經(jīng)過風(fēng)吹雨打以及河流、雨水的沖擊之下,這些鉆石有可能直接裸露到地表,被人們撿到,不過這樣的概率實在是太少了 。
人工鉆石在了解了鉆石的形成原理之后,科學(xué)家們也開始在實驗室人工合成鉆石 。人工合成鉆石,就是模擬出地幔層高溫高壓環(huán)境,從而培育出鉆石 。
澳大利亞科學(xué)家就曾經(jīng)在實驗室中合成了人工鉆石,不過由于溫度和壓強(qiáng)沒有達(dá)到寶石級,以至于只是形成了藍(lán)絲黛爾石 。
藍(lán)絲黛爾石是為了紀(jì)念著名的晶體學(xué)家凱瑟琳·藍(lán)絲黛爾夫人,這種鉆石主要形成于小行星撞擊地球,由于撞擊的瞬間會產(chǎn)生巨大的壓力和溫度,以至于碳的形態(tài)被改變,形成了鉆石 。不過這種鉆石并不符合珠寶級的要求,主要用于工業(yè)用途 。
除此之外,一些科學(xué)家也在實驗室中合成了真正的鉆石,甚至可以控制它們的色彩 。但由于人們對合成鉆石的接受程度不高,再加上鉆石商人的廣告,和人們將鉆石視為愛情的象征,根本不愿意使用人工鉆石,所以人工鉆石的售價相對而言較低,屬于輕奢級裝飾用品 。
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