金剛石(二)①前生·今世·未來

李 翰,郭琪磊

(深圳市永存金剛石工具有限公司,廣東深圳518104)

金剛石(二)①前生·今世·未來

李 翰,郭琪磊

(深圳市永存金剛石工具有限公司,廣東深圳518104)

20世紀(jì)50年代人工合成金剛石成功之后,金剛石家族就出現(xiàn)了天然金剛石和人造金剛石兩大分支。文章全面系統(tǒng)綜合地介紹了它們的發(fā)展歷程和未來。

天然金剛石;人工合成金剛石;綜述;前生;今世;未來

2 天然金剛石礦床

天然金剛石產(chǎn)于金伯利原礦、砂礦和來源不清的地球某個角落以及外太空某個星球或慧星之中。

天然金剛石原生礦主要產(chǎn)于金剛石的母巖——金伯利巖中。這種巖石以1870年首先發(fā)現(xiàn)于南非的金伯利城而命名,它是一種偏堿性的超基性巖。

按巖體的形狀,金伯利巖大致可分為巖管和巖脈兩種。

巖管一般成群出現(xiàn)。系巖漿噴發(fā)或侵入方式形成的。巖體形狀在地表呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形狀,直徑為幾十米至上千米。巖體垂直延伸較深,逐漸地或較急劇地收縮變小,于深部多以巖墻相聯(lián),在剖面上常形成漏斗狀。巖管的巖石類型一般比較復(fù)雜,且具有較為明顯的分帶現(xiàn)象,巖管的邊緣,一般由角礫狀或細(xì)粒金伯利巖組成。巖管的內(nèi)部,多由斑狀或球形金伯利巖組成。

巖脈亦是成群分布的。系由侵入方式形成的。巖體長幾十米、幾百米至千余米,寬一般幾十厘米,最寬3～5米。脈狀金伯利巖的巖石結(jié)構(gòu)多為斑狀或顯微斑狀,構(gòu)造則多數(shù)為塊狀。

在國外,金剛石主要產(chǎn)于爆發(fā)型金伯利角礫巖中,而產(chǎn)于侵入型的金伯利巖脈或巖墻的金剛石,一般品位低、規(guī)模小。

目前,管狀和脈狀這兩種類型,在我國都有發(fā)現(xiàn),并且均為主要工業(yè)類型。

金伯利巖為一種很少見的、在特殊地質(zhì)條件下形成的巖體,由于其數(shù)量少,體積小,蝕變強烈,故不易識別和尋找。

從金伯利巖在空間的分布規(guī)律上看,世界上的金伯利巖體都分布在地臺區(qū),受深斷裂控制。由于地臺區(qū)經(jīng)歷了長期地、緩慢地、穩(wěn)定地隆起或膨脹作用,所受張力甚大。因臺背斜、臺向斜相對的上升和下沉的相互補償作用,而于二者的過渡帶和地臺的邊緣產(chǎn)生線扭力甚強,故于基底上容易形成深斷裂,達(dá)于地幔,而形成金伯利巖漿上升的通道。

從金伯利巖在時間上的分布來看,世界上金伯利巖漿活動可見于幾個地質(zhì)時代,從元古代、太古代直到近代。在同一地區(qū),金伯利巖同樣可以產(chǎn)生于上述的幾個地質(zhì)時期。

金伯利巖體的含礦性差別很大,有的較富,有的很貧、有的甚至根本不含金剛石。一般地說,有工業(yè)價值的只占金伯利巖體的10%～20%。金剛石在金伯利巖中的分布,往往受巖性、構(gòu)造以及垂直深度等控制。例如,我國某金伯利巖脈中金剛石品位最富的是斑狀鎂鋁榴石金云母金伯利巖,而細(xì)粒金云母金伯利巖中金剛石的品位則最貧。南非和蘇聯(lián)某些巖管,金剛石含量隨深度的增加而減少。

國外原生礦金剛石最低工業(yè)品位要求一般比較高,例如南非目前開采的金伯利巖最低品位為0.2～0.25克拉/噸,扎伊爾開采的品位則高達(dá)3克拉/噸。印度的巖管中,由于寶石級金剛石和工業(yè)金剛石之比值較高(3∶1～4∶1),所以開采的品位較低,一般為0.1克拉/噸。

近年來,雖然發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦數(shù)量增加迅速,但是,金剛石砂礦目前還是金剛石的主要礦源。

金剛石砂礦礦床的類型很多,按成因可分殘積、坡積、沖積和海濱砂礦床。其中最主要的是河流沖積砂礦床和海濱砂礦床以及殘積砂礦。

河流沖積金剛石砂礦分布最廣,在中國、非洲、印度、巴西都有出現(xiàn)。河流沖積砂礦的基巖可以是各種各樣的。砂礦經(jīng)常位于沖積層的底部,其中常伴隨有橄欖石、鈦鐵礦、鎂鋁榴石等重礦物。按沖積環(huán)境又可分為下列四類:

1.階地金剛石砂礦。是古代的河床砂礦,因地殼上升或下降后形成的。河流階地數(shù)目不一,每個階地都可含有工業(yè)價值的砂礦,其特點是,上部有復(fù)蓋層,含礦礫石層較厚,分布范圍廣,砂礫層礫石以石英為主,金剛石含量較河床砂礦和細(xì)谷砂礦低。

2.河床金剛石砂礦。它存在于現(xiàn)代河床之中。其特點是,含礦砂礫層厚度數(shù)十厘米至數(shù)米,成透鏡狀,砂礦的寬度一般百米至數(shù)百米。金剛石常集中于砂礫層之底。共生礦物不定,或含橄欖石、鈦鐵礦、鎂鋁榴石或以瑪瑙、燧石為主。礦床中金剛石含量極不一致。晶體顆粒大小不定,一般晶體質(zhì)量較好。

3.河漫灘金剛石砂礦。它位于現(xiàn)代大河中的砂礦或淺灘上。砂礦可延長幾百公里,厚度不穩(wěn)定,絕大部分無復(fù)蓋層,基巖較平坦,含金剛石層的表面高度接近于平均水位線。

4.細(xì)谷金剛石砂礦。形成于古代含礦礫巖或階地上的小河(或細(xì)谷)中,小河常具間歇性質(zhì),對主流來說,往往成橫向排列。礦層的頂端或側(cè)翼常有沖積坡積混合的特征。一般礦層上度較大,寬度較小,厚度很少超過4米。這種砂礦因為經(jīng)過一次再富集的沉積作用,品位較高,但規(guī)模較小。

按工業(yè)上的意義說,海濱砂礦僅次于河流沖積砂礦而居第二位,往往在河流入口處沿海岸線呈帶狀分布,金剛石特別易于富集在海濱砂丘附近,含金剛石砂層厚度由數(shù)厘米至數(shù)米,品位不等,顆粒一般不大,常成滾圓形,共生礦物有柘榴子石、瑪瑙、石英、石髓、碧玉、磁鐵礦等。這類礦床分布很廣。加納和西南非洲都是這類砂礦的著名產(chǎn)地。

殘積砂礦,金剛石含量一般規(guī)模小,品位低,所以工業(yè)價值不大。在以物理風(fēng)化作用為主的條件下,于含金剛石巖石露頭上逐漸形成殘積層。復(fù)蓋層中,輕的和可溶性的組分,被地表水和地下水帶走,而在巖石露頭地帶就形成了殘積礦床。我國華東某地金剛石砂礦,就屬于這種礦床。

此外,雖然坡積、冰成、風(fēng)成砂礦以及混合砂礦,也有金剛石產(chǎn)出,但總的說來,這些礦床的工業(yè)價值不大。

國外富的砂礦每立方米含金剛石可達(dá)幾十或幾百克拉,但目前開采的最低工業(yè)品位通常為0.2克拉/米3,開采條件特別好的,甚至可以降低到0.1克拉/米3。

砂礦一般品位較低,但金剛石晶體完整,質(zhì)量較好。

金剛石砂礦床的分布較原生礦普遍,但大多數(shù)亦分布在地臺區(qū)。地槽區(qū)中雖然也有出產(chǎn),但為數(shù)極少,規(guī)模遠(yuǎn)不如前者。由于金剛石的比重與含金剛石原生巖中其它礦物的比重相近,所以,金剛石就不像金、鉑等重礦物那樣能在河系中于一定的部位富集。砂礦床的分布除少數(shù)在原生礦床附近外,往往是由較老的砂礦床再度風(fēng)化搬運而生成的。從生成的時間上來看,從前震旦紀(jì)到現(xiàn)代都有生成,但以第四紀(jì)及現(xiàn)代砂礦最為重要。

在很長一個時期,印度和加里曼丹是世界市場上金剛石唯一的供應(yīng)地。但在18世紀(jì)30年代,巴西就開始和它們競爭了。1851年在澳大利亞發(fā)現(xiàn)了金剛石,1867年在南非也發(fā)現(xiàn)了。隨后,相繼在世界各地都有發(fā)現(xiàn)。具體發(fā)現(xiàn)年代見表2。

表2 主要國家天然金剛石發(fā)現(xiàn)年代表Table 2 Natural diamond discovery record

南非1870年在金伯利城附近發(fā)現(xiàn)了杰格斯豐坦和杜托依斯潘金伯利巖管,1871年發(fā)現(xiàn)了布隆豐坦、德貝爾斯金伯利巖管,1888～1891年,相繼發(fā)現(xiàn)科菲豐坦、韋賽爾頓巖管。1961年在金伯利巖管西北100英里的地方又發(fā)現(xiàn)了一個很大的巖管。

1908年,在納米比亞的盧德立次海灣砂地第一次發(fā)現(xiàn)金剛石,經(jīng)過勘探,肯定了在奧蘭治河口與盧德立次之間的海岸線有含金剛石的海底階地。1925年,在納馬格蘭德南部的克倫澤海底發(fā)現(xiàn)了金剛石,這一發(fā)現(xiàn)又導(dǎo)致勘探出在亞力山大灣的另一金剛石礦床。

長期以來,一直懷疑沿納米比亞的大西洋海岸的海底有金剛石。從1961年開始,在這一地區(qū)全面地進(jìn)行了勘探與生產(chǎn),現(xiàn)在正研究一種適宜從急流中開采金剛石的方法。

20世紀(jì)的前半期,在非洲大陸的其他地方也發(fā)現(xiàn)了重要的金剛石產(chǎn)地。多年來,在撒哈拉南部的許多地方一直進(jìn)行金剛石開采。1907年第一次在扎伊爾發(fā)現(xiàn)了金剛石。1913年開始工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。

1918年在博茨瓦納發(fā)現(xiàn)了世界上最大的工業(yè)金剛石礦床,1921年開始大規(guī)模生產(chǎn),目前,該地區(qū)仍然是世界上最大的金剛石礦山。博茨瓦納盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)金剛石,寶石級占50%,居世界首位。

世界第二大巖管是在非洲博茨瓦納發(fā)現(xiàn)的歐拉帕巖管,面積達(dá)112.5萬米2。

1913年在中非發(fā)現(xiàn)了金剛石,但到1931年還未進(jìn)行工業(yè)性開采。1916年在安哥拉發(fā)現(xiàn)了大的金剛石砂礦,最近五十年來,在該地區(qū)進(jìn)行了有價值的開采。

加納大約在1919年發(fā)現(xiàn)金剛石,以重量計,這個國家的產(chǎn)量目前居非洲的第三位。

1929年在象牙海岸發(fā)現(xiàn)了金剛石,但有價值的砂礦資源不多。目前幾內(nèi)亞的金剛石砂礦也是處于這種情況。

在利比里亞西部,于1930年第一次發(fā)現(xiàn)了金剛石,但資源有限。

坦桑尼亞早在1913年就發(fā)現(xiàn)了金剛石,于1940年發(fā)現(xiàn)了著名的姆瓦杜依巖管后,它成為金剛石重要的生產(chǎn)國家。世界上最大的巖管是坦桑尼亞的威廉姆遜,規(guī)模為1525×1068m2。

塞拉利昂于1930年發(fā)現(xiàn)了金剛石,1932年開始工業(yè)性生產(chǎn)。

除上述地區(qū)外,在非洲的其它地方如萊索托和津巴布韋也發(fā)現(xiàn)了金剛石,但至今尚未證實有經(jīng)濟(jì)上的價值。

最富的巖管則是扎伊爾的杜捷列,品位為3～4克拉/噸。據(jù)報道,扎伊爾天然金剛石儲量大約在5.5億克拉。

南美洲產(chǎn)金剛石的國家有巴西、委內(nèi)瑞拉、圭亞那、玻利維亞。但礦床規(guī)模較小,產(chǎn)量也不大。

南美洲的金剛石礦床主要分布在巴西,以砂礦為主。在南美洲開采出來的金剛石主要是黑金剛石。巴西年產(chǎn)金剛石超過60萬克拉,其中寶石級55%,近寶石級35%,工業(yè)級10%。

美國工業(yè)規(guī)模開采的金剛石礦只限于一個很小的地區(qū),1966年第一次在金伯利巖管中發(fā)現(xiàn)了金剛石,小規(guī)模試驗性的開采證明是不經(jīng)濟(jì)的。美國阿肯色州普拉累克地區(qū)也發(fā)現(xiàn)有金剛石,在進(jìn)行勘探。上密執(zhí)安半島的6個火山巖筒也在進(jìn)行金剛石勘探。

加拿大金剛石勘探工作主要在薩斯卡徹溫州西北部進(jìn)行。前幾年報道,加拿大北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)大量金伯利巖,有望出產(chǎn)金剛石。

美國、加拿大這兩個國家目前尚未發(fā)現(xiàn)大中型金剛石礦藏。

澳大利亞在1851年發(fā)現(xiàn)了金剛石砂礦,只有少量的金剛石作為開采金礦時的副產(chǎn)品被回收。

澳大利亞東南部的新南威爾士也有金剛石砂礦,但含量較低,只是在開采金和錫時順便少量提取的。

澳大利亞西北的古火山口地區(qū)——巴拉蒙迪格普,距離珀斯城2200公里,正在開發(fā)金剛石脈狀礦床。該礦公司正在籌建一座每年能夠處理500萬噸金剛石礦石的大型裝備,1985年投產(chǎn)后,每年可生產(chǎn)出2000萬至2500萬克拉金剛石。

澳大利亞天然金剛石礦床主要分布在西澳大利亞洲的阿蓋爾地區(qū)。阿蓋爾礦床金剛石總儲量為415百萬克拉。該礦床不僅金剛石儲量大、品位高,而且質(zhì)量優(yōu)良。

澳大利亞天然金剛石儲量大約6.5億克拉。

俄羅斯于1928年在烏拉爾第一次發(fā)現(xiàn)金剛石砂礦。1948年在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了金剛石,而于1954在雅庫特發(fā)現(xiàn)了金伯利巖管,自此以后,在其它地方相繼有新巖管發(fā)現(xiàn),但在已發(fā)現(xiàn)的500多個巖管中,只有10%是含有金剛石的。俄羅斯年產(chǎn)金剛石13百萬克拉,居世界第4位,其中寶石級占26%,近寶石級占44%,工業(yè)級占30%。

據(jù)報道,俄羅斯宣布,20世紀(jì)70年代,在該國東部的“珀匹蓋”隕石坑中,發(fā)現(xiàn)儲量超過幾萬億克拉的天然金剛石。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前全球已知常規(guī)金剛石儲量,能滿足全球工業(yè)金剛石市場3000多年的需求。若消息屬實,世界天然金剛石的歷史和現(xiàn)況將要重寫。

圖6為俄羅斯雅庫特金剛石礦出產(chǎn)的天然金剛石。

圖6 俄羅斯雅庫特金剛石礦出產(chǎn)的金剛石Fig.6 Diamonds produced from Russian Yakut diamond mine

中國早于1820-1850(清道光年間)年就發(fā)現(xiàn)了天然金剛石,是農(nóng)民在湖南沅水流域的桃源、常德、黔陽一帶淘金時發(fā)現(xiàn)的。

中國產(chǎn)天然金剛石的地方很多,有的正在勘探之中,有的已經(jīng)開采了。

山東。山東產(chǎn)天然金剛石的地方主要有三個:臨沂蒙陰地區(qū);膠縣;淶陽。膠縣和淶陽地區(qū)只是傳說出產(chǎn)金剛石,但直到目前為止,尚未找到可靠的產(chǎn)地。臨沂地區(qū)很早就產(chǎn)金剛石,主要是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在雨過天睛之后,靠著金剛石特有的光澤在野地里找到的。這里出產(chǎn)的最大的金剛石有幾十克拉重。一般為黃豆粒那樣大小。有無色透明的,也有帶綠色的和淡黃色的,質(zhì)量很好?，F(xiàn)在已查明,這個地區(qū)有兩個規(guī)模相當(dāng)大的礦,并正在進(jìn)行開采。這里的金剛石主要分布在小河里(小河砂礦)和古河床里。這些古河床現(xiàn)在已經(jīng)被水流切割成一塊一塊的小丘陵,有的已經(jīng)種上了莊稼,這里不但有金剛石,而且有稀有金屬礦物——鋯英石。

湖南沅水流域。這里的金剛石是農(nóng)民在淘金時發(fā)現(xiàn)的。此處的金剛石和黃金是很好的朋友,他們往往住在一起,所以,在淘金子的時候,經(jīng)?？梢蕴缘浇饎偸?。金剛石在這里分布很廣,差不多整個沅水流域到處都分布著金剛石。這是我國最有希望的金剛石產(chǎn)地。目前已勘探出一個規(guī)模巨大的金剛石礦區(qū)。

貴州。貴州省東部和東南部的大、小河流里和古河床里都發(fā)現(xiàn)了金剛石,這里的金剛石也是和金子共生在一個地方,而且這個地方還可能找到金剛石原生礦。這個地區(qū)也是我國很有希望的金剛石礦區(qū)。

遼寧省遼河流域,是我國重點產(chǎn)金剛石的地方,分布廣,儲量大,工業(yè)開采價值高。2010年初,遼寧瓦房店發(fā)現(xiàn)一處21萬克拉的金剛石礦。2012年初,又有消息報道,在該地區(qū)又發(fā)現(xiàn)一處礦藏量約100萬克拉的金剛石礦。占我國已探明的金剛石儲藏量一半以上,可開采30年,共發(fā)現(xiàn)3條金伯利巖礦帶、111個金伯利巖體、24個金伯利巖管、87條金伯利巖脈。它們都有可能蘊藏著豐富的金剛石資源。

新疆伊寧北部的山里也產(chǎn)金剛石。另外,黑龍江省璦琿縣的煙筒山、浙江臨?？h的黃巖都有產(chǎn)金剛石的傳說,在這些地方很可能找到很大很富的金剛石砂礦和原生礦。陜西的漢中地區(qū);四川會理、西昌、攀枝花地區(qū);廣東的雷州半島和海南島以及廣西的西北部;河北的西北部;山西北部;內(nèi)蒙的南部都很有可能找到金剛石礦。西藏安多縣也發(fā)現(xiàn)有金剛石,但粒度很小。

中國年產(chǎn)天然金剛石約30萬克拉,其中寶石級占20%,近寶石級占40%,工業(yè)級占40%。

印度也是開采金剛石礦較早的國家,主要為砂礦。1949年發(fā)現(xiàn)了原生礦。在這里找到過當(dāng)時著名而優(yōu)美的大寶石,如“大莫戈爾”、“奧爾洛夫”、“沙赫”。這個從前有名的印度礦床,現(xiàn)在已失去了往日的繁榮,這些礦床幾乎全部開采光了。目前年產(chǎn)量很低。

目前,孟買附近的浦那金剛石礦床每年產(chǎn)量只有14000克拉左右。

加里曼丹的天然金剛石探找和開采更不好。

據(jù)報道,目前,世界上有三十多個國家擁有天然金剛石資源。2013年數(shù)據(jù)顯示,全世界天然金剛石已探明儲量大約25億克拉,年開采量為9000萬克拉至1億克拉。按目前開采水平,只能開采25年。產(chǎn)量前五位的國家是俄羅斯、澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納和南非。這五個國家天然金剛石產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%左右。其它產(chǎn)天然金剛石的國家有剛果、巴西、圭亞那、委內(nèi)瑞拉、安哥拉、中非、加納、幾內(nèi)亞、象牙海岸、利比里亞、納米比亞、塞拉利昂、坦桑尼亞、津巴布韋、印度尼西亞、印度、中國、加拿大等。

中國天然金剛石探明儲量和產(chǎn)量均居世界第10位。

俄羅斯“珀匹蓋”隕石坑中儲藏著巨量的金剛石,據(jù)悉是3500萬年前一顆巨大的隕星撞擊地球發(fā)生爆炸瞬間產(chǎn)生的巨大的壓力和高溫而形成的。圖7為“珀匹蓋”隕石坑空中鳥瞰照片。

圖7 “珀匹蓋”隕石坑鳥瞰照片F(xiàn)ig.7 An aerial photo of"Popigai"meteor crater

三十年前人們就猜測在天王星和海王星的核心處可能有金剛石。英國《每日郵報》網(wǎng)站2013年10月14日報道,美國加利福尼亞特種工程公司莫娜·杰利茨基和威斯康星大學(xué)凱文·貝恩斯兩位行星科學(xué)家研究表明:木星和土星外圍充滿了甲烷,這些甲烷在雷電產(chǎn)生的超高壓高溫下,變成了碳黑,繼而變成石墨,最終形成了金剛石。研究者說,在這兩個星球上,普通的金剛石直徑可能有1厘米,但有些可能已經(jīng)變得很大,可以被稱為“金剛石山”。

2011年澳大利亞和英國天文學(xué)家發(fā)布報告,稱距地球4000光年的太空中有一顆主要由碳素構(gòu)成的高密度行星,可能含有金剛石。

2012年10月13日報道,美法科學(xué)家發(fā)現(xiàn)距地球40光年命名為55Cancrie的行星,它的直徑為地球2倍,質(zhì)量為地球8倍,主要由碳單質(zhì)構(gòu)成,金剛石含量占該行星總質(zhì)量的三分之一。

天然金剛石的形成,必須同時滿足四大要素:碳源、高溫、超高壓和孕育時間。在地球上,同時出現(xiàn)這四大要素時時都有。地球形成開始和整個形成過程、地球板塊遷移、雷電作用、隕石和宇宙碎塊對地球的撞擊,都會造成高溫和超高壓,在有碳源的情況下,都會生成金剛石,因時間長短,可以生成不同粒度的金剛石。正因為這樣,可以設(shè)想地球上很多地方均有金剛石,無非是顆粒極細(xì),不易被人們發(fā)現(xiàn)和極難收集而已。當(dāng)然,外太空含有金剛石的宇宙星體碎塊和彗星碎塊,在地球引力作用下,以隕石的形成,把金剛石搬運到地球上也是可能的。

天然金剛石成因最普遍的假說是:

1、天然金剛石是深部巖石的組成部分,但這種巖石后來又遭到了破碎,巖石和礦物碎屑被金伯利巖漿帶到了它們現(xiàn)在所在的地方。這就是說,按照這種假說,金伯利巖漿僅僅起了個搬運作用,它把金剛石從地殼的橄欖巖帶或其它巖帶搬運到地表。這種假說把金剛石看成是金伯利巖漿從數(shù)十公里以下的地方搬來的晶體。

2、天然金剛石是早在火山噴發(fā)開始以前就在地球的深部原始巖漿中晶出的。同時,這種假說還認(rèn)為,在巖漿柱的下部也能形成一部分金剛石。換言之,金剛石仍是形成橄欖巖、輝巖、金伯利巖一類巖石的巖漿的原始組成部分。

證明金伯利巖內(nèi)金剛石“深部”成因的事實是:在金伯利角礫巖內(nèi)發(fā)現(xiàn)了金剛石晶體碎片,而且經(jīng)常在不同地方發(fā)現(xiàn)同一種晶體的碎片;金剛石晶體大小也比結(jié)晶作用后期的微晶大得多;在金剛石晶體中發(fā)現(xiàn)無數(shù)礦物包裹體(首先是鎂鋁榴石),無疑,這些礦物包裹體在金伯利巖漿上升的后期都是不穩(wěn)定的。在金剛石中不只一次地發(fā)現(xiàn)鎂鋁榴石的小自形晶,而早在爆發(fā)以前,金伯利巖內(nèi)的鎂鋁榴石四周就有次變邊形成,但沒有發(fā)現(xiàn)自形晶體。在金剛石內(nèi)也發(fā)現(xiàn)過鈦鐵礦包裹體,這種礦物在金伯利巖漿結(jié)晶的早期形成,到后期增長了一層鈣鈦礦外殼。最后,金剛石石墨化某些痕跡也證明,金剛石是在1200℃左右時晶出的,可是巖筒內(nèi)金伯利角礫巖的形成溫度卻要低得多。

生成金剛石的碳的來源,應(yīng)該認(rèn)為是在巖漿中經(jīng)常存在的原生碳酸。這里碳的析出情況,類似巖漿成因的石墨的形成情況,是按下面反應(yīng)而發(fā)生的。

2CO=CO2+C

碳酸還原是由于有大量的游離氫或巖漿中的碳?xì)浠衔锎嬖?。但?這一反應(yīng)不能稱之為氣成反應(yīng),因為這里所有的氣體都溶在巖漿里,金剛石這一巖漿生成的礦物就是從這種巖漿中晶出的。

盡管金剛石在金伯利巖中的成因有各種各樣的假說,但是隨著人工合成金剛石問題的解決,大多數(shù)人都同意這種假說——以金剛石是在高溫和超高壓條件下晶出的概念為基礎(chǔ)的假說。

3、近期有學(xué)者提出,地球板塊邊界可能有利于金剛石形成。俄羅斯科學(xué)院尤里·帕爾亞諾夫等模擬地殼深處運動實驗,將地殼中常見的礦物質(zhì)放入一個設(shè)定的空間,當(dāng)空間內(nèi)的氣壓若為大氣壓7.4萬倍,溫度高于1200℃時,有金剛石形成。實驗顯示,地球板塊邊界可能是金剛石形成的理想場所。一直以來,科學(xué)家認(rèn)為金剛石形成于俯沖帶,一個板塊俯沖到另一個板塊下方,下沉數(shù)百千米而進(jìn)入地幔。

4、隕石坑中天然金剛石形成原因,有兩種可能。一是原生的,二是后成的。原生是指,造成隕石坑的隕石,它自身就有金剛石,當(dāng)它降落到地球上,就將金剛石從外太空帶到地球上。后成是指,隕石撞擊地球時,落地的地方有滿足金剛石形成的四大要素:碳源、高溫、超高壓和孕育時間。

河流殘積、坡積、沖積和海濱砂礦礦床中含有金剛石,它的形成很簡單。一般來講,在河流的上游或其支流的上游有金剛石源。這些金剛石源分布在河流上廣漠中的某一處、幾處或多處。這些金剛石,有的是地球形成或形成過程中產(chǎn)生的;有的是地球板塊遷移時產(chǎn)生的;有的是巖漿噴發(fā)時產(chǎn)生的;有的是海陸變遷時產(chǎn)生的;河流上游有金剛石的古砂礦;有伴隨隕石從外太空撒落下來的。總之,不管什么原因形成的金剛石礦源,它們經(jīng)大自然的風(fēng)化,雨水長年累月的沖刷,從巖礦和古砂礦中被剝離出來,混雜在泥砂里,當(dāng)河水從上游向下游傾瀉而下時,把伴有金剛石的泥砂,帶到了河流的沿岸,帶到了河流下游,帶到了河流出?？诘纳碁┲小?/p>

[1] 百度文庫.Wenku.baidu.com.

[2] 百度百科.baike.baidu.com.

[3] 楊占興.遼寧省政協(xié)委員會大會介紹[N].遼寧日報,2012年1月11日.

[4] 環(huán)球日報,2012年9月27日.

[5] 新華社通訊,2012年10月13日.

[6] 中國石材物聯(lián)網(wǎng).www.egian.net.

[7] 李翰編著.金剛石人工合成與應(yīng)用[M].海天出版社,2013年8月.

[8] 呂智主編.中國超硬材料與制品50周年精選文集[C].浙江大學(xué)出版社,2014年9月.

[9] 超硬材料工程,2014年第26卷第二期.

[10] 美國全國廣播公司,2014年9月10日.

[11] 深圳晚報,2010年9月2日.

[12] 中新網(wǎng)——中國新聞網(wǎng)www.chinanews.com.

The Past,the Present and the Future of Diamon

LI Han,GUO Qi-lei
(Shenzhen Yongcun Diamond Tools Co.,Ltd.Shenzhen,Guangdong 518104)

With the success of the diamond synthesis technology in 1950s,the diamond family was divided into two categories which are natural diamon and synthetic diamond respectively.The development history and the future of them has been comprehensively and systematically introduced in this article.

natural diamond;synthetic diamond;the past;the present;the future

TQ164

A

1673-1433(2014)06-0041-06

2014-11-21

李翰(1974-),工程師。深圳市永存金剛石工具有限公司總經(jīng)理、總工程師。潤邦慈善基金會常務(wù)執(zhí)行董事;郭琪磊(1986-),工程師。深圳市永存金剛石工具有限公司開發(fā)部經(jīng)理。