Как се формират диамантите?
Свързано съдържание
- Диаманти неземни
- Диаманти неземни
Диамантите се образуват дълбоко в Земята на около 100 мили или повече под повърхността в горната мантия. Очевидно в тази част на Земята е много горещо. Има голямо налягане, теглото на надвисналата скала, която се спуска надолу, така че комбинацията от висока температура и високо налягане е това, което е необходимо за отглеждане на диамантени кристали в Земята. Доколкото знаем, всички диаманти, които са се образували на Земята, са се образували при тези условия и, разбира се, това е част от Земята, която не можем директно да извадим. Ние нямаме никакъв начин да пробием до тази дълбочина или какъвто и да е друг начин да пътуваме до горната мантия на Земята.
Как диамантите пътуват до повърхността на Земята?
Диамантите, които виждаме на повърхността, са тези, които се извеждат на повърхността чрез дълбоко затворено вулканично изригване. Това е много специален вид изригване, смятано за доста насилствено, възникнало преди много време в историята на Земята. Не сме виждали подобни изригвания в последно време. Вероятно са били в момент, когато земята е била по-гореща и вероятно затова тези изригвания са по-дълбоко вкоренени. След това тези изригвания пренасят вече оформените диаманти от горната мантия до повърхността на Земята. Когато изригването достигна повърхността, той натрупа могила от вулканичен материал, който в крайна сметка се охлади и диамантите се съдържат в него. Това са така наречените кимберлити, които обикновено са източници на много от добитите диаманти в света.
Едно от нещата, които знаем, следователно за диамантите, които са били изведени на повърхността, е, че процесът на изригването в Кимберлит, принасяйки диамантите от горната мантия до повърхността на Земята, трябваше да се случи много бързо, защото ако пътуват твърде дълго и твърде бавно те биха се превърнали буквално в графит по пътя. И така, като се движат бързо, те по същество се фиксират на мястото си в диамантената структура. След като диамантите са пренесени от висока температура до ниска температура много бързо - и под бързи, имаме предвид за часове - тези изригвания, тези тръби от Kimberlite, които се движат към повърхността, може да пътуват със скорост от 20 до 30 мили на час. След като диамантите се изнесат на повърхността и се охладят сравнително бързо, тези въглеродни атоми се фиксират на мястото си и просто няма достатъчно енергия, за да започнете да ги пренареждате в графит.
Каква е ролята на въглерода за образуването на диаманти?
Диамантите са направени от въглерод, така че те се образуват като въглеродни атоми при висока температура и налягане; те се свързват заедно, за да започнат да растат кристали. Поради температурата и налягането, при тези условия въглеродните атоми ще се свързват един с друг в този много силен тип свързване, при който всеки въглероден атом е свързан към четири други въглеродни атома. Ето защо диамантът е толкова твърд материал, защото всеки въглероден атом участва в четири от тези много силни ковалентни връзки, които се образуват между въглеродните атоми. Така че в резултат получавате този твърд материал. Откъде идва въглеродът, колко бързо нарастват, това все още са отворени въпроси, но очевидно условията са такива, че имате някаква група въглеродни атоми, които са в достатъчно близо, че започват да се свързват. Докато другите въглеродни атоми се движат в близост, те ще се прикрепят. Така расте всеки кристал. Процесът на блокиране на атомите създава тази повтаряща се мрежа, тази структура от въглеродни атоми, която в крайна сметка става достатъчно голяма, че произвежда кристали, които можем да видим. Всеки от тези кристали, всеки диамант, един карат диамант, представлява буквално милиарди и милиарди въглеродни атоми, които всички трябваше да се закрепят на мястото си, за да образуват тази много подредена кристална структура.
Споменахте, че учените не знаят откъде идва въглеродът. Какви са някои възможни източници?
В някои случаи въглеродът изглежда е възникнал в мантията на Земята, така че въглеродът, който вече е бил на Земята. В други случаи има много любопитни доказателства, които предполагат, че въглеродът може да е възникнал близо до повърхността на Земята. Мисленето там е, че този въглерод може буквално да е въглерод, който е бил част от карбонатни утайки или животни, растения, черупки, каквото и да е, който е пренесен в горната мантия на Земята чрез механизма на тектониката на плочите, наречен субдукция.
Колко време отнема диамантите да се оформят?
Ние наистина не знаем колко време отнема. Има опити да се опитат да се включат в различни части на диамантите, които до голяма степен са били неуспешни. Възможно е диамантите да се образуват за периоди, кратки за период от дни, седмици, месеци до милиони години. Обикновено, както при много кристали, които растат на Земята, това не е непрекъснат процес. Диамантите могат да започнат да растат и тогава може да има прекъсване по някаква причина - промяна в условията, температурата, налягането, източника на въглерод, каквото и да е - и те биха могли да седят милиони, стотици милиони години и след това отново да започнат да растат, Това е част от проблема с опитите да се постави някакъв период на растеж върху тях; не винаги нещата се случват непрекъснато на Земята.
Можем да отглеждаме диаманти в лабораторията и можем да симулираме условията там. Но има неща, които трябва да направим, за да отглеждаме диаманти в лабораторията, които не са очевидни как се случва на Земята. В лабораторията те обикновено се отглеждат, но има някакъв катализатор. Често металите се добавят, за да нараснат диамантите, но същите тези катализатори не се наблюдават в диамантите от горната мантия на Земята.
На колко години са диамантите?
Всички диаманти, доколкото знаем, са доста стари на Земята. Повечето формиране на диаманти вероятно се е състояло на Земята през първите няколко милиарда години от историята на Земята. Открити са диамантени находища, които са по-млади - самата скала, Кимбърлите, е може би само на десетки стотици милиони години. Начинът, по който датират диамантите, обикновено разглежда включването на други минерали в диаманта, които могат да бъдат датирани радиоактивно. Самите диаманти не могат да бъдат датирани. Но ако минералните включвания съдържат определени елементи като калий и неща, които могат да бъдат използвани в схема за радиоактивни датировки, тогава чрез запознанство с включването в диаманта получавате някакво усещане за възрастта на самия диамант. И тези дати винаги предполагат, че диамантите са доста стари. Най-малко стотици милиони години, но в повечето случаи милиарди години, някъде от една до три милиарда години, време, когато земята вероятно е била по-гореща, отколкото е днес и затова условията са може би по-подходящи за растежа на диамантите.
На колко години е прочутият Диамант на надеждата, изложен в Музея по естествена история на Smithsonian?
Диамантът на Надежда е на възраст поне милиард години. Не виждате оригиналната скала, която е изнесла диамантите на повърхността, но те са открили някои кимберлити в Индия, които имат доказателства за диаманти в тях. Тези кимберлити датират най-малко един милиард години. Това предполага, че диамантът Хоуп и подобни диаманти, открити в Индия, са били изведени на повърхността поне преди милиард години, а може би и по-отдавна. Така че ние сме удобни да кажем, че Диамантът на надеждата е на възраст поне милиард години. Когато погледнете разпространението на възрастта на повечето други диаманти, вероятно е много по-старо от това.
Какво прави диаманта на надеждата толкова необичаен?
Размерът и цветът му го правят много необичаен. Когато мислите за историята на хората, които добиват диаманти, досега е намерен само един диамант, който е произвел тъмносин диамант с размерите и качеството на диаманта на надеждата. Това ви дава някакво усещане колко е необичайно и колко забележително. Отново винаги съм твърдял, че е толкова забележителен като природонаучен обект, като продукт на Земята, тъй като е скъпоценен камък, изсечен от човека. Повечето от случаите, когато хората пишат за Диаманта на надеждата, започват с „Ами той е намерен в Индия“. Част от въпроса, който винаги се опитвам да отправя към хората, наистина е историята започна доста по-рано. Много диаманти никога не стигат до този момент, защото просто не са оцелели всички тези неща, които трябваше да се случат.
В втора част научете за цветните диаманти, как учените отглеждат синтетични версии в лабораторията и глобалните усилия за ограничаване на продажбата на конфликтни диаманти. В последната част от тази поредица от три части открийте завладяващите истории зад колекцията на Smithsonian.
