鑽石是怎麼形成的？

玉芷江帆

每次被人問及職業，答曰地質專業。接下來，必然要問的兩個問題就是，“你們找黃金嗎？”，“你們找鑽石嗎？”

可見，黃金與鑽石就是普通大眾對地質專業最具特色的理解。

當然，我的回答也讓他們失望，地質學不僅僅找黃金與鑽石。

鑽石稀有，只分布在非常古老的克拉通。這些地區包括加拿大、俄羅斯、中國印度、澳大利亞、南非、和巴西。

在幾億年前，地球上還是盤古大陸的時候，這些穩定的陸塊就聚團在一起。在當時的南半球，巴西緊靠非洲西側。印度和澳大利亞則在非洲東側。而在北半球，加拿大和俄羅斯緊靠一起。

中國很特殊，幾乎什麼礦產都有，鑽石也不例外。這說明，中國的幾塊大陸也是很久以前就形成的。

為什麼鑽石必須在克拉通地區才能發現？

因為，形成鑽石需要特別深的深度，比如150-200公里的岩石圈地幔。這就需要地殼非常厚才可以。而克拉通的厚度才能達到這樣的條件。

科學家是怎樣判斷這些條件的呢？

目前我們觀測到的鑽石基本都存在於超基性岩中，這種火山岩的成分存在於深部上地幔。鑽石的形成條件非常苛刻。只有早期地球溫度還很高時，才能偶爾碰對條件形成，目前地球的溫壓狀態，估計很難再產出鑽石。

當鑽石在深部形成後，還需要另外的條件，讓深部岩漿熔融，從深部湧上來，侵入地殼前部。只有這樣，才能把深部的鑽石，攜帶到前部，為人類開採。

所以說，並不是所有金伯利岩都含有金剛石。但是不是超基性岩一定不含金剛石。

在人類文明產生的中亞造山帶，也就是地中海到伊朗高原及周邊地區，恰恰不含有金剛石，因為這些地區都不是穩定的克拉通。這好像自然對人類開的一個玩笑。

對於科學家來講，不那麼純的金剛石才更有價值。因為這些不純的信息來自地球深部，是不科學家夢寐以求的信息。根據這些信息，可以追溯金剛石形成深度的地幔成分。

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鑽石是世界上最堅硬的、成份最簡單的寶石,它是由碳元素組成的、具立方結構的天然晶體。

其成份與我們常見的煤、鉛筆芯及糖的成份基本相同,碳元素在較高的溫度、壓力下,結晶形成石墨(黑色),而在高溫、極高氣壓及還原環境(通常來說就是一種缺氧的環境)中則結晶為珍貴的鑽石(無色)。

為了便於理解鑽石的起源,先看一看含有鑽石的原巖。

自從鑽石在印度被發現以來,我們不斷聽到人們在河邊、河灘上撿到鑽石的故事,這是由於位於河流上游某處含有鑽石的原巖,被風化、破碎後,鑽石隨水流被帶到下游地帶,比重大的鑽石被埋在沙礫中。

鑽石的原巖是什麼?1870年人們在南非的一個農場的黃土中挖出了鑽石,此後鑽石的開掘由河床轉移到黃土中,黃土下面就是堅硬的深藍色岩石,它就是鑽石原巖—

—金伯利岩(kimberlite)。

什麼是金伯利岩?金伯利岩是一種形成於地球深部、含有大量碳酸氣等揮發性成份的偏鹼性超基性火山岩,這種岩石中常常含有來自地球深部的橄欖岩、榴輝巖碎片,主要礦物成份包括橄欖石、金雲母、碳酸鹽、輝石、石榴石等。

研究表明,金伯利岩漿形成於地球深部150公里以下。

由於這種岩石首先在南非金伯利被發現,故以該地名來命名。

另一種含有鑽石的原巖稱鉀鎂煌斑岩(lamproite),它是一種過鹼性鎂質火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含輝石、橄欖石等礦物,典型產地為澳大利亞西部阿蓋爾(Argyle)。

科學家們經過對來自世界不同礦山鑽石及其中原生包裹體礦物的研究發現,鑽石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa(相當於150-200km的深度),溫度為1100-1500℃。

雖然理論上說,鑽石可形成於地球歷史的各個時期/階段,而已經開採的礦山中,大部分鑽石主要形成於33億年前以及12-17億年這兩個時期。

如南非的一些鑽石年齡為45億左右,表明這些鑽石在地球誕生後不久便已開始在地球深部結晶,鑽石是世界上最古老的寶石。

鑽石的形成需要一個漫長的歷史過程,這從鑽石主要出產於地球上古老的穩定大陸地區可以證實。

另外,地外星體對地球的撞擊,產生瞬間的高溫、高壓,也可形成鑽石,如1988年前蘇聯科學院報道在隕石中發現了鑽石,但這種作用形成的鑽石並無經濟價值。

稀少的鑽石主要出現於兩類岩石中,一類是橄欖岩類,一類是榴輝巖類,但僅前者具有經濟意義。

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鑽石只能在地球表面之下特定深度（大約 100 英里；160 千米）的高溫和高壓條件下形成。 條件極端嚴苛：溫度必須介於2102℉至2192℉（1150℃至1200℃）；壓力必須介於50至70千巴 —— 比海平面上的氣壓高50,000至70,000倍。地幔內處於這種環境中的碳原子可以形成鑽石。

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