Hogyan képződnek a gyémántok?
kapcsolodo tartalom
- Gyémántok ki nem földelve
- Gyémántok ki nem földelve
A gyémántok a Föld körül mélyen, körülbelül 100 mérföldnyire alakulnak ki a felső köpeny felszíne alatt. Nyilvánvaló, hogy a Föld azon részén nagyon meleg van. Nagyon nagy nyomás van, és a lefelé fekvő kőzet súlya lecsökken, így a magas hőmérséklet és a magas nyomás kombinációja szükséges ahhoz, hogy a gyémánt kristályok a Földön növekedjenek. Tudomásunk szerint az összes gyémánt, amely a Földön képződött, ilyen körülmények között képződött, és természetesen ez a Föld olyan része, amelyet közvetlenül nem tudunk mintázni. Nincs módunk arra, hogy fúrjunk ebbe a mélységbe, vagy bármilyen más módon is lejuthatunk a Föld felső köpenyéhez.
Hogyan juthatnak el a gyémántok a Föld felszínére?
A gyémántok, amelyeket a felszínen látunk, akkor azok, amelyeket egy nagyon mélyen elhelyezkedő vulkánkitörés hoz a felszínre. Ez egy nagyon különleges kitörés, amelyet erőszakosnak tartottak, ami régen a Föld történetében történt. Az utóbbi időben nem láttuk ilyen kitöréseket. Valószínűleg abban az időben voltak, amikor a föld melegebb volt, és valószínűleg ezért a kitörések mélyebben gyökereződtek. Ezek a kitörések a már kialakult gyémántokat a felső köpenyről a Föld felületére vitték. Amikor a kitörés elérte a felszínt, egy dombot épített fel vulkanikus anyagból, amely végül lehűlt, és a gyémántok benne vannak. Ezek az úgynevezett Kimberlitesek, amelyek jellemzően a világ számos bányászott gyémántjának forrásai.
Az egyik dolog, amit tudunk tehát a felszínre hozott gyémántokról, az, hogy a Kimberlite kitörésnek a gyémántoknak a felső köpenyről a Föld felületére történő felvételének nagyon gyorsan meg kell történnie, mert ha utaztak túl hosszú és túl lassan szó szerint grafittá váltak volna az út mentén. És így gyorsan mozogva lényegében rögzültek a gyémánt szerkezetbe. Miután a gyémántokat a magas hőmérsékletről az alacsony hőmérsékletre nagyon gyorsan - és néhány órán belül gyorsan értjük - ezek a kitörések, ezek a Kimberlite csövek a felszínre mozognak, valószínűleg 20-30 mérföld sebességgel haladtak el. óra. Miután a gyémántokat felszínre hozták és viszonylag gyorsan lehűtötték, ezek a szénatomok a helyükre vannak rögzítve, és nincs elegendő energia ahhoz, hogy megkezdhessük grafit átalakítását.
Mi a szén szerepe a gyémántok kialakításában?
A gyémántok szénből készültek, így magas hőmérsékleten és nyomáson szénatomként képeznek őket; összekapcsolódnak és elkezdenek növekedni a kristályokon. A hőmérséklet és a nyomás miatt ezekben a körülmények között a szénatomok kapcsolódnak egymáshoz ebben a nagyon erős típusú kötésben, ahol minden szénatom négy másik szénatomhoz kapcsolódik. Ezért van egy gyémánt olyan kemény anyag, mert mindegyik szénatom részt vesz ezen nagyon erős kovalens kötések négyében, amelyek a szénatomok között képződnek. Tehát ennek eredményeként megkapja ezt a kemény anyagot. Ismét, ahonnan a szén származik, milyen gyorsan növekednek, ezek mind továbbra is nyitott kérdések, de nyilvánvalóan a körülmények olyanok, hogy van valamilyen szénatomcsoport, amely elég közel van ahhoz, hogy elinduljanak. Amint más szénatomok elmozdulnak a környékükhöz, ezek kapcsolódnak. Így növekszik minden kristály. Az atomok helyhez kötési folyamata hozza létre ezt az ismétlődő hálózatot, a szénatomok szerkezetét, amely végül elég nagyra növekszik, hogy olyan kristályokat állítson elő, amelyeket láthatunk. Ezen kristályok mindegyike, gyémánt, egy karátos gyémánt szó szerint több milliárd és milliárd szénatomot képvisel, amelyeket mindegyiknek a helyére kell rögzítenie, hogy ez a nagyon rendezett kristályszerkezet kialakuljon.
Megemlítette, hogy a tudósok nem tudják, honnan származik a szén. Milyen lehetséges források?
Egyes esetekben úgy tűnik, hogy a szén a Föld köpenyéből származik, tehát a szén már a Földben volt. Más esetekben nagyon kíváncsian van bizonyíték arra, hogy a szén a Föld felszíne közelében származhatott. Az a gondolkodás, hogy ez a szén szó szerint szén lehet, amely része a karbonát üledékeknek vagy állatoknak, növényeknek, kagylóknak, bármi is, amelyet a föld felső köpenyébe a szubdukciónak nevezett lemeztektonikai mechanizmus vezetett a Föld felső köpenyébe.
Mennyi ideig tart a gyémánt kialakulása?
Valójában nem tudjuk, meddig tart. Kísérleteket tettek arra, hogy megismételjék a gyémántok különféle részein szereplő zárványokat, és ezek nagyrészt sikeresek voltak. Lehetséges, hogy a gyémántok olyan rövid időtartamon keresztül képeznek, mint napok, hetek, hónapok vagy több millió év. Általában, mint sok a Földön növekvő kristály esetében, ez nem folyamatos folyamat. A gyémántok növekedni kezdenek, és valamilyen okból megszakadhat - körülmények, hőmérséklet, nyomás, szénforrás megváltozása -, és millió, százmillió évig ülhetnek, és újra növekedni kezdenek. . Ez annak a problémának a része, hogy megpróbálunk valamilyen növekedési periódust rátenni; a dolgok nem mindig fordulnak elő folyamatosan a Földön.
Gyémántokat tenyészthetünk a laboratóriumban, és szimulálhatjuk az ottani körülményeket. De vannak olyan dolgok, amelyeket tennünk kell a gyémántok termesztéséhez a laboratóriumban, és amelyek nem egyértelmûek abban, hogy hogyan történik a Földön. A laboratóriumban általában nőnek, de van valamilyen katalizátor. Néhány fémet adnak hozzá a gyémántok növekedéséhez, ám ezeket a katalizátorokat nem figyelik meg a Föld felső köpenyéből származó gyémántokban.
Hány éves akkor a gyémánt?
Minden gyémánt, amennyire tudjuk, meglehetősen öreg a Földön. A legtöbb gyémántképződés valószínűleg a Földön történt a Föld története első néhány milliárd évében. Van olyan gyémántlerakódás, amelyet felfedezték, hogy fiatalabb - maga a szikla, a Kimberlite talán csak tízszázmillió éves. A gyémántok ragasztásának módja általában a gyémántban található egyéb ásványok zárványait vizsgálja, amelyek radioaktív módon keltesek. Maguk a gyémántok nem keltezhetők. De ha az ásványi zárványok tartalmaznak bizonyos elemeket, például káliumot, és a radioaktív randevú rendszerben felhasználható dolgokat, akkor a gyémántba való beillesztéssel megismerhetik maga a gyémánt korát. És ezek a dátumok mindig arra utalnak, hogy a gyémántok meglehetősen öregek. Legalább százmillió éves, de a legtöbb esetben milliárd éves, bárhol egytől hárommilliárd éves korig, amikor a Föld valószínűleg melegebb volt, mint ma, így a körülmények talán megfelelőbbek voltak a gyémánt növekedéséhez.
Hány éves van a híres Hope Diamond a Smithsonian Természettudományi Múzeumában?
A Hope gyémánt legalább egy milliárd éves. Nem látja az eredeti kőzetet, amely a gyémántokat a felszínre vitte, de találtak Indiában néhány kimberlitit, amelyekben bizonyíték van a gyémántokra. Azok a Kimberlitek legalább egy milliárd éves korúak. Tehát ez azt sugallja, hogy a Hope gyémánt és hasonló, Indiában talált gyémántok legalább egy milliárd évvel ezelőtt, és talán még hosszabb ideje is felkerültek a felszínre. Tehát kényelmesen mondhatjuk, hogy a Hope Diamond legalább egy milliárd éves. Ha megnézzük a legtöbb gyémánt életkorának elterjedését, akkor valószínűleg sokkal idősebb.
Mi teszi a Hope Diamond olyan szokatlannak?
Méretét és színét tekintve nagyon szokatlan. Amikor a gyémántokat bányászó emberek történelmére gondolunk, csak egy olyan gyémántot találtak, amely sötétkék gyémántot produkált, a Hope Diamond méretével és minőségével. Ez ad némi képet arról, hogy milyen szokatlan és milyen figyelemre méltó. Ismét mindig azt állítottam, hogy ugyanolyan figyelemre méltó, mint a természettudományi objektum, mint a Föld terméke, mivel ez egy emberi vágású drágakő. A legtöbb alkalommal, amikor az emberek a Hope Diamondról írnak, azzal kezdik: "Nos, Indiában találták." Az a rész, amit mindig megpróbálok mondani az embereknek, valójában a történet sokkal hamarabb kezdődött. Sok gyémánt soha nem jut el erre a pontra, mert csak nem éltek túl ezekhez a dolgokhoz, amiknek kellett történnie.
A második részben megismerkedhet a színes gyémántokkal, azzal, hogy a tudósok miként növesztik a szintetikus változatokat a laboratóriumban, valamint a konfliktusos gyémántok eladásának megfékezésére irányuló globális erőfeszítésekről. A három részből álló sorozat utolsó részletében fedezze fel a Smithsonian kollekció mögött álló lenyűgöző történeteket.
