Πώς σχηματίζονται διαμάντια;
σχετικό περιεχόμενο
- Τα διαμάντια έχουν αποκολληθεί
- Τα διαμάντια έχουν αποκολληθεί
Διαμάντια σχηματίζονται βαθιά μέσα στη Γη περίπου 100 μίλια ή έτσι κάτω από την επιφάνεια του άνω μανδύα. Προφανώς σε αυτό το μέρος της Γης είναι πολύ ζεστό. Υπάρχει πολλή πίεση, το βάρος του επικαλυπτόμενου βράχου που φθάνει, έτσι ώστε ο συνδυασμός υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης είναι αυτό που είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη κρυστάλλων διαμαντιών στη Γη. Από όσο γνωρίζουμε, όλα τα διαμάντια που σχηματίστηκαν στη Γη σχηματίστηκαν κάτω από τέτοιες συνθήκες και, φυσικά, αυτό είναι ένα μέρος της Γης που δεν μπορούμε να δείξουμε απευθείας. Δεν έχουμε κανένα τρόπο γεώτρησης σε αυτό το βάθος ή σε οποιονδήποτε άλλο τρόπο να ταξιδέψουμε στο ανώτερο μανδύα της Γης.
Πώς τα διαμάντια ταξιδεύουν στην επιφάνεια της Γης;
Τα διαμάντια που βλέπουμε στην επιφάνεια είναι αυτά που φέρονται στην επιφάνεια από μια πολύ βαθιά ηφαιστειακή έκρηξη. Πρόκειται για ένα πολύ ξεχωριστό είδος έκρηξης, το οποίο θεωρείται αρκετά βίαιο, το οποίο συνέβη εδώ και πολύ καιρό στην ιστορία της Γης. Δεν έχουμε δει τέτοιες εκρήξεις πρόσφατα. Ήταν μάλλον σε μια εποχή που η γη ήταν πιο καυτή, και πιθανότατα αυτές οι εκρήξεις ήταν πιο βαθιά ριζωμένες. Αυτές οι εκρήξεις έφεραν τότε τα ήδη σχηματισμένα διαμάντια από τον ανώτερο μανδύα στην επιφάνεια της Γης. Όταν η έκρηξη έφθασε στην επιφάνεια, έκτισε ένα βουλκανισμένο ηφαιστειακό υλικό που τελικά ψύχθηκε και τα διαμάντια περιέχονται μέσα σε αυτό. Αυτοί είναι οι λεγόμενοι Kimberlites που είναι συνήθως οι πηγές πολλών διαμαντιών που εξορύσσονται στον κόσμο.
Ένα από τα πράγματα που ξέρουμε λοιπόν για τα διαμάντια που έφεραν στην επιφάνεια είναι ότι η διαδικασία της έκρηξης του Κίμπερρυλιθου φέρνοντας τα διαμάντια από το ανώτερο μανδύα στην επιφάνεια της Γης έπρεπε να συμβεί πολύ γρήγορα γιατί εάν ταξίδευαν πολύ και πολύ αργά θα είχαν κυριολεκτικά μετατραπεί σε γραφίτη στην πορεία. Κι έτσι κινούμενοι γρήγορα, ουσιαστικά μπλοκάρισαν στη θέση τους στη δομή των διαμαντιών. Μόλις τα διαμάντια έρθουν από υψηλή θερμοκρασία σε χαμηλή θερμοκρασία πολύ γρήγορα - και γρήγορα, εννοούμε σε λίγες ώρες - αυτές οι εκρήξεις, οι σωλήνες αυτοί που κινούνται στην επιφάνεια, μπορεί να έχουν ταξιδέψει σε ταχύτητες 20 έως 30 μίλια ανά ώρα. Μόλις φθάσουν τα διαμάντια στην επιφάνεια και ψήσουν σχετικά γρήγορα, αυτά τα άτομα άνθρακα είναι κλειδωμένα στη θέση τους και δεν υπάρχει μόνο αρκετή ενέργεια για να ξεκινήσετε τώρα να τα αναδιατάξετε σε γραφίτη.
Ποιος είναι ο ρόλος του άνθρακα στη διαμόρφωση διαμαντιών;
Τα διαμάντια είναι κατασκευασμένα από άνθρακα έτσι ώστε να σχηματίζουν ως άτομα άνθρακα κάτω από υψηλή θερμοκρασία και πίεση. συνδέονται μαζί για να αρχίσουν να αναπτύσσονται κρύσταλλοι. Λόγω της θερμοκρασίας και της πίεσης, υπό αυτές τις συνθήκες, τα άτομα άνθρακα θα συνδέονται μεταξύ τους σε αυτόν τον πολύ ισχυρό τύπο σύνδεσης όπου κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται με άλλα τέσσερα άτομα άνθρακα. Γι 'αυτό το διαμάντι είναι ένα τόσο σκληρό υλικό επειδή έχετε κάθε άτομο άνθρακα που συμμετέχει σε τέσσερις από αυτούς τους πολύ ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς που σχηματίζονται μεταξύ ατόμων άνθρακα. Έτσι ως αποτέλεσμα έχετε αυτό το σκληρό υλικό. Και πάλι από όπου έρχεται ο άνθρακας, πόσο γρήγορα μεγαλώνουν, όλα αυτά είναι ακόμα ανοιχτά, αλλά προφανώς οι συνθήκες είναι τέτοιες που έχετε κάποια ομάδα ατόμων άνθρακα που βρίσκονται σε στενή εγγύτητα που αρχίζουν να δεσμεύονται. Καθώς άλλα άτομα άνθρακα κινούνται στην περιοχή που θα προσκολληθούν. Αυτός είναι ο τρόπος που αναπτύσσεται οποιοδήποτε κρύσταλλο. Είναι η διαδικασία των ατόμων που κλειδώνουν στη θέση τους και παράγουν αυτό το επαναλαμβανόμενο δίκτυο, αυτή τη δομή ατόμων άνθρακα, που τελικά μεγαλώνει αρκετά ώστε να παράγει κρυστάλλους που μπορούμε να δούμε. Κάθε ένας από αυτούς τους κρυστάλλους, κάθε διαμάντι, ένα διαμάντι καρατίων, αντιπροσωπεύει κυριολεκτικά δισεκατομμύρια και δισεκατομμύρια άτομα άνθρακα που όλοι έπρεπε να κλειδώσουν στη θέση τους για να σχηματίσουν αυτή την πολύ τακτική κρυσταλλική δομή.
Αναφέρατε ότι οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν από πού προέρχεται ο άνθρακας. Ποιες είναι οι πιθανές πηγές;
Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο άνθρακας φαίνεται να προέρχεται από το μανδύα της Γης, οπότε ο άνθρακας ήταν ήδη στη Γη. Σε άλλες περιπτώσεις, υπάρχουν πολύ περίεργα στοιχεία που δείχνουν ότι ο άνθρακας μπορεί να προέρχεται κοντά στην επιφάνεια της Γης. Το σκεπτικό είναι ότι αυτός ο άνθρακας θα μπορούσε να έχει κυριολεκτικά άνθρακα που ήταν μέρος ανθρακικών ιζημάτων ή ζώων, φυτών, οστρακιών, όσων μεταφέρθηκαν στο ανώτερο μανδύα της Γης από τον μηχανισμό τεκτονικής πλάκας που ονομάζεται υποδιέγερση.
Πόσο καιρό χρειάζεται να σχηματιστούν τα διαμάντια;
Δεν ξέρουμε πραγματικά πόσο καιρό χρειάζεται. Έχουν γίνει προσπάθειες να δοκιμαστούν οι εγκλεισμοί σε διάφορα τμήματα των διαμαντιών και αυτά έχουν αποτύχει σε μεγάλο βαθμό. Ίσως τα διαμάντια να σχηματίζονται σε περιόδους τόσο σύντομες όσο ημέρες, εβδομάδες, μήνες έως εκατομμύρια χρόνια. Τυπικά, όπως και με πολλούς κρυστάλλους που αναπτύσσονται στη Γη, δεν είναι μια συνεχής διαδικασία. Τα διαμάντια μπορεί να αρχίσουν να αναπτύσσονται και στη συνέχεια μπορεί να υπάρξει διακοπή για κάποιο λόγο - μια αλλαγή στις συνθήκες, τη θερμοκρασία, την πίεση, την πηγή άνθρακα, οτιδήποτε - και θα μπορούσαν να κάθονται για εκατομμύρια, εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, . Αυτό είναι μέρος του προβλήματος της προσπάθειας να τεθεί κάποια περίοδος ανάπτυξης σε αυτά. τα πράγματα δεν συμβαίνουν πάντα συνεχώς στη Γη.
Μπορούμε να αναπτύξουμε διαμάντια στο εργαστήριο και μπορούμε να προσομοιώσουμε τις συνθήκες εκεί. Αλλά υπάρχουν πράγματα που πρέπει να κάνουμε για να αναπτύξουμε διαμάντια στο εργαστήριο που δεν είναι προφανή ως προς το πώς συμβαίνει στη Γη. Στο εργαστήριο, συνήθως μεγαλώνουν, αλλά υπάρχει κάποιος καταλύτης. Ορισμένα μέταλλα συχνά προστίθενται για να προκαλέσουν την ανάπτυξη των διαμαντιών, αλλά αυτοί οι ίδιοι καταλύτες δεν παρατηρούνται στα διαμάντια από το ανώτερο μανδύα της Γης.
Πόσο χρονών είναι τα διαμάντια;
Όλα τα διαμάντια, όσο γνωρίζουμε, είναι πολύ παλιά στη Γη. Ο περισσότερος σχηματισμός διαμαντιών πιθανότατα έλαβε χώρα στη Γη στα πρώτα δύο δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της Γης. Υπάρχουν αποθέσεις διαμαντιών που έχουν ανακαλυφθεί ότι είναι νεότεροι - ο ίδιος ο βράχος, ο Kimberlite, είναι ίσως μόνο δεκάδες εκατοντάδες εκατομμυρίων ετών. Ο τρόπος με τον οποίο χρονολογούνται τα διαμάντια εξετάζει συνήθως τις εγκλείσεις άλλων ορυκτών στο διαμάντι που μπορούν να είναι ραδιενεργά χρονολογημένες. Τα ίδια τα διαμάντια δεν μπορούν να χρονολογηθούν. Αλλά αν τα ορυκτά εγκλείσματα περιέχουν ορισμένα στοιχεία όπως το κάλιο και τα πράγματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ραδιενεργό πρόγραμμα χρονολόγησης, τότε με χρονολόγηση της ένταξης στο διαμάντι θα έχετε κάποια αίσθηση της ηλικίας του ίδιου του διαμαντιού. Και αυτές οι ημερομηνίες υποδηλώνουν πάντα ότι τα διαμάντια είναι πολύ παλιά. Τουλάχιστον εκατοντάδες εκατομμυρίων ετών, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις σε δισεκατομμύρια ετών, οπουδήποτε από ένα έως τρία δισεκατομμύρια χρόνια, μια εποχή που η γη ήταν πιθανώς πιο ζεστή από ό, τι σήμερα και έτσι οι συνθήκες ήταν ίσως πιο κατάλληλες για την ανάπτυξη διαμαντιών.
Πόσο παλιό είναι το διάσημο Hope Diamond που εμφανίζεται στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian;
Το διαμάντι Hope είναι τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο ετών. Δεν βλέπετε τον αρχικό βράχο που μετέφερε τα διαμάντια στην επιφάνεια, αλλά βρήκαν μερικούς Κίμπερλιτες στην Ινδία που έχουν αποδείξεις διαμαντιών σε αυτά. Αυτοί οι Κίμπερλιτες έχουν τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρονών. Έτσι υποδηλώνει ότι το διαμάντι Hope και παρόμοια διαμάντια που βρέθηκαν στην Ινδία εισήχθησαν στην επιφάνεια τουλάχιστον πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια και ίσως και πάλι εδώ και καιρό. Έτσι, είμαστε άνετοι λέγοντας ότι το Diamond Hope είναι τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο ετών. Όταν εξετάζετε την ηλικιακή εξάπλωση των περισσότερων άλλων διαμαντιών, είναι πιθανότατα πολύ παλαιότερο αυτό.
Τι κάνει το Hope Diamond τόσο ασυνήθιστο;
Το μέγεθος και το χρώμα του το κάνουν πολύ ασυνήθιστο. Όταν σκέφτεστε την ιστορία των ανθρακωρύχων διαμάντια, μόνο ένα διαμάντι έχει βρεθεί ποτέ που έχει παραγάγει ένα σκούρο μπλε διαμάντι το μέγεθος και την ποιότητα του Hope Diamond. Αυτό σας δίνει κάποια αίσθηση πόσο ασυνήθιστο και πόσο αξιόλογο είναι. Και πάλι, πάντα είπα ότι είναι τόσο αξιοσημείωτο όσο ένα αντικείμενο φυσικής ιστορίας, ως προϊόν της Γης, καθώς είναι ένας ανθρωποκομμένος πολύτιμος λίθος. Τις περισσότερες φορές όταν οι άνθρωποι γράφουν για το Διαμάντι Ελπίδας ξεκινούν με, "Καλά βρέθηκε στην Ινδία." Μέρος του σημείου που πάντα προσπαθώ να κάνω στους ανθρώπους είναι πραγματικά η ιστορία άρχισε πολύ νωρίτερα. Πολλά διαμάντια δεν φτάνουν ποτέ σε αυτό το σημείο επειδή απλά δεν επιβίωσαν όλα αυτά τα πράγματα που έπρεπε να είχαν συμβεί.
Στο δεύτερο μέρος, μάθετε για τα χρωματιστά διαμάντια, τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες καλλιεργούν συνθετικές εκδόσεις στο εργαστήριο και τις παγκόσμιες προσπάθειες για τον περιορισμό της πώλησης διαμαντιών πολέμου. Στην τελευταία δόση αυτής της σειράς τριών μερών, ανακαλύψτε τις συναρπαστικές ιστορίες πίσω από τη συλλογή του Smithsonian.
