鑽石的原型:碳元素
鑽石的「原型」或說它最基本的構成物質,其實就是我們日常生活中隨處可見的碳元素(Carbon, 化學符號 C)。
這聽起來可能有些不可思議,因為碳元素以多種形式存在,從柔軟、黑色的鉛筆芯(石墨)到透明、堅硬的鑽石,它們的化學成分完全相同,但物理性質卻天差地遠。
為什麼碳會變成鑽石?
碳之所以能變成鑽石,關鍵在於它經歷了極端嚴苛的高溫和高壓環境。
- 來源: 地球深處,通常在地下約 140 到 190 公里(87 到 118 英里) 的地幔層。
- 條件:
- 高壓: 大約是地表大氣壓力的 45,000 到 60,000 倍。
- 高溫: 溫度範圍約在 900 到 1,300 攝氏度(1,652 到 2,372 華氏度)。
- 結晶過程: 在這些極端條件下,碳原子被壓縮並緊密地鍵合在一起,形成一種非常堅固和穩定的晶體結構——立方晶系。這種結構使得鑽石成為已知最堅硬的天然物質。
- 形成時間: 這個過程通常需要數百萬甚至數十億年才能完成。
鑽石如何來到地表?
鑽石在地球深處形成後,並不會一直待在那裡。它們需要透過一種特殊的火山爆發,被迅速帶到地表。
- 金伯利岩管(Kimberlite Pipes): 這些是地球上最主要的鑽石礦床來源。金伯利岩是一種富含揮發性物質的火成岩,它會從地幔深處以**極高的速度(類似於爆炸性噴發)**向上噴出,將深層的鑽石包裹在其中並帶到地表。
- 藍閃石岩管(Lamproite Pipes): 雖然不如金伯利岩管常見,但這也是另一種能夠將鑽石帶到地表的岩管類型。
如果鑽石上升的速度不夠快,它們可能會在高溫下轉化為石墨,因為石墨在較低壓力的環境下更穩定。這也解釋了為什麼鑽石如此稀有和珍貴。
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