Как образуются алмазы?
Связанный контент
- Алмазы раскопаны
- Алмазы раскопаны
Алмазы образуются глубоко внутри Земли примерно в 100 милях от поверхности в верхней мантии. Очевидно, что в этой части Земли очень жарко. Существует большое давление, вес лежащей сверху каменной породы, так что сочетание высокой температуры и высокого давления - это то, что необходимо для выращивания кристаллов алмаза на Земле. Насколько нам известно, все алмазы, которые образовались на Земле, образовались в таких условиях, и, конечно, это часть Земли, которую мы не можем напрямую отобрать. У нас нет никакого способа бурения до этой глубины или какого-либо другого пути спуска в верхнюю мантию Земли.
Как алмазы путешествуют на поверхность Земли?
Алмазы, которые мы видим на поверхности, - это те, которые поднимаются на поверхность в результате очень глубокого извержения вулкана. Это очень особый вид извержения, считающийся довольно жестоким, который произошел давным-давно в истории Земли. Мы не видели таких извержений в последнее время. Они были, вероятно, в то время, когда земля была более горячей, и именно поэтому эти извержения были более глубоко укоренились. Эти извержения затем перенесли уже сформированные алмазы из верхней мантии на поверхность Земли. Когда извержение достигло поверхности, оно образовало кучу вулканического материала, который в итоге остыл, и в нем содержались алмазы. Это так называемые кимберлиты, которые обычно являются источниками многих добываемых в мире алмазов.
Таким образом, одна из вещей, которые мы знаем о любых алмазах, которые были вынесены на поверхность, заключается в том, что процесс кимберлитового извержения, приводящий алмазы из верхней мантии к поверхности Земли, должен был произойти очень быстро, потому что, если они путешествуют слишком долго и слишком медленно они буквально превратились бы в графит по пути. И поэтому, двигаясь быстро, они, по сути, оказались на месте в структуре алмаза. Как только алмазы были очень быстро перенесены из высокой температуры в низкую температуру - и мы имеем в виду в течение нескольких часов - эти извержения, эти кимберлитовые трубки, движущиеся к поверхности, могли перемещаться со скоростью от 20 до 30 миль в год. час. Как только алмазы поднимаются на поверхность и охлаждаются относительно быстро, эти атомы углерода фиксируются на месте, и энергии просто не хватает, чтобы начать превращать их в графит.
Какова роль углерода в формировании алмазов?
Алмазы сделаны из углерода, поэтому они образуют атомы углерода при высокой температуре и давлении; они соединяются, чтобы начать выращивать кристаллы. Из-за температуры и давления в этих условиях атомы углерода будут связываться друг с другом в этом очень сильном типе связи, где каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами углерода. Вот почему алмаз является таким твердым материалом, потому что каждый атом углерода участвует в четырех из этих очень сильных ковалентных связей, которые образуются между атомами углерода. В результате вы получаете этот жесткий материал. Опять же, откуда берется углерод, как быстро они растут, это все еще открытые вопросы, но, очевидно, условия таковы, что у вас есть какая-то группа атомов углерода, которые находятся достаточно близко, чтобы они начали связываться. Когда другие атомы углерода движутся в непосредственной близости, они будут прикрепляться. Так растет любой кристалл. Именно процесс фиксации атомов на месте создает эту повторяющуюся сеть, эту структуру атомов углерода, которая в конечном итоге становится достаточно большой, чтобы производить кристаллы, которые мы можем видеть. Каждый из этих кристаллов, каждый алмаз, один каратный алмаз, представляет буквально миллиарды и миллиарды атомов углерода, которые все должны были зафиксироваться, чтобы сформировать эту очень упорядоченную кристаллическую структуру.
Вы упомянули, что ученые не знают, откуда берется углерод. Каковы некоторые возможные источники?
В некоторых случаях углерод, по-видимому, возник в мантии Земли, то есть углерод, который уже был на Земле. В других случаях есть очень любопытные свидетельства того, что углерод мог возникать у поверхности Земли. Мысль там состоит в том, что этот углерод мог быть буквально углеродом, который был частью карбонатных отложений или животных, растений, раковин, чего угодно, что было перенесено в верхнюю мантию Земли механизмом тектоники плит, называемым субдукцией.
Сколько времени требуется для формирования бриллиантов?
Мы действительно не знаем, сколько времени это займет. Были попытки попытаться датировать включения в различных частях алмазов, и они в основном были неудачными. Может случиться так, что алмазы образуются в течение таких коротких промежутков времени, как дни, недели, месяцы или миллионы лет. Как правило, как и во многих кристаллах, которые растут на Земле, это не непрерывный процесс. Алмазы могут начать расти, а затем по какой-то причине может произойти перерыв - изменение условий, температуры, давления, источника углерода и т. Д., И они могут просидеть миллионы, сотни миллионов лет, а затем снова начать расти, Это часть проблемы, связанной с попыткой установить для них период роста; вещи не всегда происходят непрерывно на Земле.
Мы можем выращивать алмазы в лаборатории и моделировать условия там. Но есть вещи, которые мы должны сделать, чтобы выращивать алмазы в лаборатории, которые не очевидны относительно того, как это происходит на Земле. В лаборатории они обычно выращиваются, но есть какой-то катализатор. Некоторые металлы часто добавляют, чтобы заставить алмазы расти, но эти же катализаторы не наблюдаются в алмазах из верхней мантии Земли.
Сколько лет тогда алмазов?
Насколько мы знаем, все алмазы довольно стары на Земле. Большая часть образования алмазов, вероятно, произошла на Земле в первые пару миллиардов лет истории Земли. Есть месторождения алмазов, которые были обнаружены, которые моложе - самой скале, кимберлиту, может быть, десятки миллионов лет. То, как они датируют алмазы, обычно смотрит на включения других минералов в алмазе, которые могут быть радиоактивно датированы. Сами алмазы не могут быть датированы. Но если минеральные включения содержат определенные элементы, такие как калий и другие вещества, которые можно использовать в схеме радиоактивного датирования, тогда, датируя включение в алмаз, вы получаете некоторое представление о возрасте самого алмаза. И эти даты всегда предполагают, что алмазы довольно старые. По крайней мере, сотни миллионов лет, но в большинстве случаев миллиарды лет, где-то от одного до трех миллиардов лет, время, когда Земля, вероятно, была более горячей, чем сегодня, и поэтому условия, возможно, были более подходящими для роста алмазов.
Сколько лет знаменитому Алмазу Надежды, выставленному в Смитсоновском музее естественной истории?
Бриллианту Надежды, по крайней мере, миллиард лет. Вы не видите оригинальную скалу, которая несла алмазы на поверхность, но они нашли некоторых кимберлитов в Индии, у которых есть свидетельства алмазов в них. Эти кимберлиты датируются как минимум миллиард лет. Это говорит о том, что алмаз Хоуп и подобные алмазы, найденные в Индии, были обнаружены на поверхности по крайней мере миллиард лет назад и, возможно, дольше. Поэтому мы можем с уверенностью сказать, что Алмазу Надежды, по крайней мере, миллиард лет. Когда вы смотрите на возрастное распределение большинства других алмазов, это, вероятно, намного старше, чем это.
Что делает Алмаз Надежды таким необычным?
Его размер и цвет делают его очень необычным. Если вспомнить историю людей, добывающих алмазы, то был найден только один алмаз, который произвел темно-синий алмаз размером и качеством алмаза Надежды. Это дает вам некоторое представление о том, насколько необычно и насколько это замечательно. Опять же, я всегда утверждал, что это так же примечательно, как объект естественной истории, как продукт Земли, так как это драгоценный камень, вырезанный человеком. Большую часть времени, когда люди пишут об Алмазе Надежды, они начинают с: «Ну, его нашли в Индии». Часть того, что я всегда пытаюсь донести до людей, на самом деле история началась намного раньше. Многие алмазы никогда не доходят до этой точки, потому что они просто не пережили всего того, что должно было случиться.
Во второй части вы узнаете о цветных алмазах, о том, как ученые выращивают синтетические версии в лаборатории, и о глобальных усилиях по ограничению продажи конфликтных алмазов. В заключительной части этой серии из трех частей, откройте для себя увлекательные истории, стоящие за коллекцией Смитсоновского института.
