金剛石的形成,金剛石是怎麼形成

時間 2021-08-30 10:43:48

1樓:匿名使用者

原生金剛石是在地下深外處(130—180km)高溫(900—1300℃)高壓(45—60)×108pa下結晶而成的,它們儲存在金伯利岩或榴輝巖中,其形成年代相當久遠。南非金伯利礦,橄欖岩型鑽石約形成於距今33億年前,這個年齡幾乎與地球同歲;而奧大利亞阿蓋爾礦、波札那奧拉伯礦,榴輝巖型的鑽石雖說年輕,也分別已有15.8億年和9.

9億年了。藏於如此大的地下深處達億萬年之久的鑽石晶體要重見天日,得有助於火山噴發,熔岩流將含有鑽石的岩漿帶入至地球近地表處,或長途遷徒澱於河流沙土之中。前者形成的是原生管狀礦,後者形成的則為沖積礦。

這些礦體歷經艱辛開採後,還需經過多道處理遴選,才可從中獲怪毛坯金剛石。毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鑽坯,而大部分只能用於切割、研磨及拋光等工業用途上。有人曾粗略地估算過,要得到1ct重的鑽石,起碼要開採處理250噸礦石,採獲率是相當低的;如果想從成品鑽中挑選出美鑽,那兩者的比率更是十分懸殊的了。?

已知現今世界上只有三十餘個國家和地區產鑽石,且分佈極不均勻,主要集中在澳洲、非洲,次為亞洲和南美洲。其中澳大利亞、扎伊爾、波札那、前蘇聯和南非為世界上五大鑽石生產國,佔全球鑽坯**量八成有多。

我國鑽礦開發雖有著較長曆史,清道光年間湘西桃源、常德一帶、山東郯城區都先後發現過鑽石。20世紀中葉湖南還找到過鑽石砂礦。然而,鑽石原生礦床60—70年代僅在遼寧瓦房店、山東蒙陰和貴州東部地區發現。?

物以稀為貴。綜觀當今世界,鑽石分佈範圍小,產量低。加之開採困難,自然鑽石就更顯彌足珍貴了。

一顆鑽石,從孕育於地殼岩漿之中至佩戴於您的手上,輾轉周遊萬里,途經數百人之手,箇中開採、加工艱辛複雜,做成精緻的飾品更是藝術的創造,最後又經您慧眼上識,佩戴,才再度炫耀於世,因此,這是一種何等奇特的福緣!

什麼是人造金剛石

鑽石由金剛石加工琢磨而成,是珠寶中的貴族,它通明剔透,散發著清冷高貴的光輝,頗有「出淤泥而不染」的氣質。天然金剛石的形成和發現極為不易,它是碳在地球深部高溫高壓的特殊條件下歷經億萬年的「苦修」轉化而成的,由於地殼的運動,它們從地球的深處來到地表,蘊藏在金伯利岩中,從而被人類發現和開採。

金剛石不僅可以加工成價值連城的珠寶,在工業中也大有可為。它硬度高、耐磨性好,可廣泛用於切削、磨削、鑽探;由於導熱率高、電絕緣性好,可作為半導體裝置的散熱板;它有優良的透光性和耐腐蝕性,在電子工業中也得到廣泛應用。18世紀末,人們發現身價高貴的金剛石竟然是碳的一種同素異形體,從此,製備人造金剛石就成為了許多科學家的光榮與夢想。

一個世紀以後,石墨 ——碳的另一種單質形式被發現了,人們便嘗試模擬自然過程,讓石墨在超高溫高壓的環境下轉變成金剛石。為了縮短反應時間,需要2 000 ℃高溫和5.5萬個大氣壓的特殊條件。

2023年,美國通用電氣公司專門製造了高溫高壓靜電裝置,得到世界上第一批工業用人造金剛石小晶體,從而開創了工業規模生產人造金剛石磨料的先河,現在他們的年產量在20噸左右;不久,杜邦公司發明了**法,利用瞬時**產生的高壓和急劇升溫,也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。

金剛石薄膜的效能稍遜於金剛石顆粒,在密度和硬度上都要低一些。即便如此,它的耐磨性也是數一數二,僅5微米厚的薄膜,壽命也比硬質合金鋼長10倍以上。我們知道,唱片的唱針在微小的接觸面上要經受極大的壓力,同時要求極長的耐磨壽命,只要在針尖上沉積上一層金剛石薄膜,它就可以輕鬆上陣了。

如果在塑料、玻璃的外面用金剛石薄膜做耐磨塗層,可以大大擴充套件其用途,開發效能優越又經濟的產品。

更重要的是,薄膜的出現使金石的應用突破了只能作為切削工具的樊籬,使其優異的熱、電、聲、光效能得以充分發揮。目前,金剛石薄膜已應用在半導體電子裝置、光學聲學裝置、壓力加工和切削加工工具等方面,其發展速度驚人,在高科技領域更加誘人。

2樓:匿名使用者

金剛石形成條件

3.1碳源

形成金剛石的碳源認為有三種方式:金伯利岩、鉀鎂煌斑岩岩漿中的原生碳;捕俘圍巖中的有機碳;地殼中碳酸鹽巖中的碳。愈來愈多的資料證實金剛石碳主要**於岩漿中的原生碳。

岩漿中都含有一定數量的原生遊離碳,如金伯利岩漿中含碳量為1.9%~4.3%,超基性岩漿中含碳量為0.

06%~0.10%,玄武岩漿中含碳量為0.02%~0.

04%,因此金伯利岩中含金剛石量由原生碳提供是足夠的。

金剛石碳同位素c12/c13,其比值與金伯利岩漿中原生碳c12/c13比值是近似的,前者為89.63,後者為89.00。

3.2溫度、壓力、時間

金剛石為高溫、高壓礦物,其中壓力因素是主要的。人工合成金剛石實驗證明壓力、溫度、時間是決定金剛石品級的重要因素,觸媒劑具有一定的促進作用。

據實驗資料,對金伯利岩主要礦物在壓力,溫度變化狀態下穩定平衡**說明,最適宜於金剛石結晶的壓力條件為(50000~70000)×105pa,溫度為1200~1800℃,金伯利岩岩漿在內成穩定階段推論岩漿深度在150km左右是相適應的。

從金剛石-石墨平衡曲線分析,要使金剛石處於穩定狀態保留下來,必須是壓力降低而溫度作適應性的轉變,如果溫度不變,壓力迅速下降,金剛石則全部轉化為石墨。

岩漿內提供金剛石結晶時間的長短,影響金剛石結晶顆度大小,在金伯利岩中金剛石品粒大小相差懸殊,這說明結晶單位的差異。

3.3構造封閉系統

金伯利岩漿要保持一定的壓力、溫度和一個良好的還原環境,在地質構造上必須是一封閉的、壓(扭)性系統組成的上升通道。

地殼蓋層是阻止金伯利岩漿膨脹階段揮發組分向地表散失的重要條件,但蓋層的厚薄又是決定金伯利岩中金剛石形成多少的因素之一。蓋層較厚時金伯利岩漿內壓力不能衝破圍巖的阻力(上覆岩層的重力、岩石破裂臨界壓力),得到充分的膨脹,形成較大的巖體和形成大量第二世代金剛石,蓋層較薄時又易使金伯利岩漿衝出地表形成噴出相岩石玻璃鎂橄巖。

3.4金剛石形成相

金伯利岩漿演化過程中物理、化學條件變化證實:內成穩定階段、侵入膨脹階段具備金剛石的形成相條件。

3.4.1內成穩定金剛石相

金剛石在內成穩定階段中由於壓力、溫度作用使岩漿結晶作用處於十分穩定狀態,充足的原生碳、充分的結晶時間、金剛石晶芽大量生長,併成長為較大的平面八面體金剛石,這時岩漿基性程度很高,ti元素尚為分散狀態,由ti所產生的制約金剛石生成的"觸媒',作用,還不能阻止金剛石的生長。

岩漿轉為侵入階段後,金剛石完全處於熔蝕狀態,第一世代平面八面體金剛石向渾圓狀曲面菱形十二面體轉化,因此在金伯利岩中曲面晶體及平面一曲面晶體代表了內成穩定金剛石相特徵。

3.4.2膨脹金剛石相

據金伯利岩礦物實驗資料認為,膨脹階段的溫度為1000~1500℃,瞬時膨脹所產生的壓力達50000×105pa以上,為第二世代金剛石晶芽形成創造了條件,這一階段形成的金剛石仍為平面八面體,由於結晶時間較短,岩漿碳源的相對減少,金剛石晶體不能得到充分生長;另一方面由於岩漿酸性程度顯著增高,ti元素的的富集和o元素接合力增大,制約著金剛石的生長,因此金剛石晶粒一般都在1mm以下,但金剛石具生長態,以階梯狀八面體為主,這種晶體特徵代表了膨脹金剛石相特徵。

在膨脹金剛石相中還有少量異形金剛石晶體形成,說明在內成穩定金剛石相中形成的曲面菱形十二面體金剛石細粒進入膨脹金剛石相後,以此作晶種繼續沿結晶軸再生長,形成再生增長的階梯狀八面體為主的曲面菱形十二面體異形晶。

3.5巖筒相金剛石與岩脈相

金剛石巖筒相與岩脈相金伯利岩中金剛石的晶體形態是不一致的,巖筒相中出現大量平面八面體,階梯狀八面體金剛石,但岩脈相中則顯著減少,這一特點也說明岩脈相沒有經歷強烈的膨脹階段,這與岩脈產出狀態是吻合的。

具有工業品級、寶石晶級的金剛石均為曲面晶體或平面-曲面晶體,這類金剛石無疑**於內成穩定金剛石相,金伯利岩漿的運移是將這類金剛石從上地幔搬運到地殼的淺部,同時起著熔蝕作用、渾圓化作用。膨脹金剛石相雖能形成大量金剛石,但由於粒度十分細小,因此不可能提供寶石級的加工原料。

在金伯利岩漿的運移過程中,eo·ji奧爾洛夫將金伯利岩中金剛石全部歸於熔蝕論,而0.m安舍列斯則將金剛石全歸於生長論,筆者認為金剛石在岩漿運移中形成生長相-熔蝕相-生長相這一變化過程,與岩漿的演化過程是一致的。

從部分金剛石的晶粒大小、形態型別、岩石產出狀態的數理統計中可以說明岩脈相、巖筒相中金剛石特徵。巖筒相、岩脈相大粒寶石級的金剛石都是曲面晶體,細粒級的都是平面八面體和階梯狀八面體。

金剛石是怎麼形成

3樓:買瑤說春

原生金剛石是在地下深外處(130—180km)高溫(900—1300℃)高壓(45—60)×108pa下結晶而成的,它們儲存在金伯利岩或榴輝巖中,其形成年代相當久遠。南非金伯利礦,橄欖岩型鑽石約形成於距今33億年前,這個年齡幾乎與地球同歲;而奧大利亞阿蓋爾礦、波札那奧拉伯礦,榴輝巖型的鑽石雖說年輕,也分別已有15.8億年和9.

9億年了。藏於如此大的地下深處達億萬年之久的鑽石晶體要重見天日,得有助於火山噴發,熔岩流將含有鑽石的岩漿帶入至地球近地表處,或長途遷徒澱於河流沙土之中。前者形成的是原生管狀礦,後者形成的則為沖積礦。

這些礦體歷經艱辛開採後,還需經過多道處理遴選,才可從中獲怪毛坯金剛石。毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鑽坯,而大部分只能用於切割、研磨及拋光等工業用途上。有人曾粗略地估算過,要得到1ct重的鑽石,起碼要開採處理250噸礦石,採獲率是相當低的;如果想從成品鑽中挑選出美鑽,那兩者的比率更是十分懸殊的了

摩氏硬度10,新摩氏硬度15,顯微硬度10000kg/mm2,顯微硬度比石英高1000倍,比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性,八面體晶面硬度大於菱形十二面體晶面硬度,菱形十二面體晶面硬度大於六面體晶面硬度。

美國通用電器公司的研究和開發中心合成了單位體積內原子密度超過現有任何固體物抽的人造金剛石,其硬度超過了天然金剛石,堪稱世界上最硬的材料。與天然金剛石含有百分之九十九的碳13同位素。據科學家觀察,隨著碳13同位素密集程度的增加,原子間的距離會略微縮小,促使人造金剛石的硬度超過原子排列略顯鬆散的天然金剛石。

在合**造金剛石的過程中,科學家們首先通過化學蒸發過程將富含碳13同位素的甲烷氣體中的碳元素沉澱成金剛石小碎塊,然後再使用非常高的壓力把這些小碎塊分解,並再結晶成重量最高達3克拉的塊狀金剛石。

依照摩氏硬度標準(mohs

hardness

scale)共分10級,鑽石(金剛石)為最高階第10級;如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。

等級1滑石

等級2石膏

等級3方解石

等級4螢石

等級5磷灰石

等級6正長石

等級7石英

等級8黃玉

等級9剛玉

等級10鑽石

為什麼金剛石可以做鑽頭,金剛石是鑽石,金剛石的作用之一是做鑽頭,鑽頭是鑽石

來自首義園甜美的木蓮 首先要了解金剛石,金剛石是自然界中存在的已知的最硬的物質,這個就為它成為我們製作鑽頭的首選提供了先天條件。金剛石不僅硬,而且天然就存在多個稜角,根據稜角的不同,強度稍有差別,稜角的存在是形成切割的前提條件。其次,金剛石的抗壓強度和耐熱程度都是很多金屬類不能媲美的。有了上述兩個優...

透明的金剛石硬還是不透明的金剛石硬

透明的金剛石硬,因為透明表示其結構完整 不透明表示其不是一塊完整的碳結晶體,而是多塊組合而成的,當然不如完整的碳結晶體硬度大了 我有一塊無色透明的,兩塊紅色的金剛石,我把它們互磨,及用天然鑽石筆分別刻劃它們,發現它們硬度和天然金剛石筆的鑽石幾乎完全相同,感覺不出差別來,但理論上是無色的鑽石硬度大些,...

中國大的金剛石線(金剛線)或金剛石線鋸公司有哪些

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