钻石的形成与发现

钻石的发现

钻石，即矿物学中的金刚石，是碳元素经地质作用而形成，原生矿主要为金伯利岩和钾镁煌斑岩中，钻石最早发现于印度，最大的钻石生产国为澳大利亚，其它主要国家有南非、前苏联、扎伊尔、博茨瓦纳、纳米比亚等国家，中国开采钻石历史较晚，钻石矿床主要有湖南沅江流域、辽宁瓦房店、山东等地。在1880年英国人在南非创建戴比尔斯公司，从而垄断性地控制世界80%以上的钻石原石的开采和购销。

钻石化学成分

钻石的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的。属等轴晶系。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2.417，色散中等，为0.044。均质体。热导率为0.35卡/厘米?秒?度。用热导仪测试，反应最为灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度3.52克/立方厘米。钻石具有发光性，日光照射后，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。

钻石与相似宝石、合成钻石的区别。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生产。因为合成钻石要比天然钻石费用高，所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如：仿钻立方氧化锆多无色，色散强（0.060）、光泽强、密度大，为5.8克/立方厘米，手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和，肉眼很难将它与钻石区别开。

钻石形成原因

地球上金刚石矿的主要来源是出自金伯利岩管。所谓金伯利岩管，也就是首次发现有大量金刚石的这个村子，名叫金伯利村，金伯利村的村名又是因为占领治理这个村的统治者是名叫金伯利（Kimberlite）的勋爵，而这个村子正好建立在一个大型的产有金刚石的岩管顶端，因而把这种地质结构称为金伯利岩管。

金伯利岩管的形成是一种复杂的地球变化过程的产物。地球由三大部分组成，地球的表面有一层厚厚的地壳，地球中心有一个结构非常紧密的核心，地核与地壳中间即是地幔（俗称岩浆）。岩浆在地壳不同板块移动的压力下必然会沿着缝隙上升，如果某处的缝隙在地球表面就形成了火山的爆发，而当这种缝隙在地球表面被坚硬的岩石堵住，于是岩浆在上升到这坚硬的岩石下面后就被封住了，当处于这种状态时，这股上升的岩浆承受了巨大的压力，在无法冲破岩石的情况下，这股岩浆也就只能逐渐冷却，最后成为管状的矿体嵌在地壳的缝隙中间，这管状的矿体在由高温岩浆逐渐冷却的过程中，必然有很长一段时间是处于1100~1657°C范围内和高压状态中，此时岩浆中的碳分子就被挤压而形成了金刚石。再经过千百万年的风化作用，顶住岩浆上升的岩石被风化了，于是这根岩浆形成的管状矿体裸露了出来，甚至这根岩管的顶部也被风化了，于是顶端的金刚石会随着风化表层一起在风或雨水的挟裹下流向低洼区域，这就是为什么开始发现钻石的地方大都是在河床或沙漠中的原因。表层被风化的金刚石矿称为砂矿，岩管表层下未被风化的矿体称原生矿。

现代科学技术、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同，碳元素在较高的温度、压力下，结晶形成石墨（黑色），而在高温、极高气压及还原环境（通常来说就是一种缺氧的环境）中则结晶为珍贵的钻石（白色）。为了便于理解钻石的起源，先看一看含有钻石的原岩。

自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事，这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩，被风化、破碎后，钻石随水流被带到下游地带，比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原岩是什么？1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石，此后钻石的开掘由河床转移到黄土中，黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石，它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩？金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩，这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片，主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明，金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现，故以该地名来命名。

另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩（lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩，主要由白榴石、火山玻璃形成，可含辉石、橄榄石等矿物，典型产地为澳大利亚西部阿盖尔（Argyle)。

科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现，钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度），温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说，钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段，而目前所开采的矿山中，大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶，钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程，这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外，地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石，如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石，但这种作用形成的钻石并无经济价值。

稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类，但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩，目前为止发现有两种类型：金伯利岩（kimberlite)（名字源于南非得一地名——金伯利）和钾镁煌斑岩（lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的，形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部，这种岩浆多以岩管状产出，因此俗称“管矿”（即原生矿）。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表，经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎，在水流冲刷下，破碎的原岩连同钻是被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。