钻石的本质是什么？钻石的形成原因有哪些？

2022-12-12 09:49:18企业时报网

天然钻石是怎么形成的

钻石的本质——碳

很久以来钻石的拥有者不是皇家贵族，就是一方富豪。人们只知道钻石的稀有，并没有人真正关心过钻石的本质。直到1772年法国化学家拉瓦锡将钻石用凸透镜加热在氧气中燃烧，并且成功的测得了燃烧得到水和二氧化碳，至此钻石的神秘面纱才被人类揭开了一个角。

其实很多的小伙伴都知道钻石的本质是“碳”，在化学本质上和铅笔里的石墨，作为能源的煤炭是没有区别的。在物理层面，由于晶体中碳原子的排列方式和轨道杂化的不同，形成了碳的他同素异形体，这也直接导致了性质截然不同的现象。

我们以石墨为例，在其晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。在这种鳞片状的结构内由于同层原子结合相当紧密，往往会产生滑移现象，这就是石墨强度低的原因。

而在钻石的结构中，每个原子与相邻的4个原子形成正四面体，都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于这种共价键的强度很大，所以金刚石硬度大，熔点高。

钻石的发现和开采

最初钻石的发现，无一例外都像做梦一样，走着走着摔了一跤，低头一看有块钻石，顺便捡回家。这是因为在河流的上游存在着一些富有钻石的矿石，经过千百年的风吹日晒自然瓦解，其中的钻石就暴露在外，然后随着径流的冲刷来到下游，静待有缘人的发现。

在此后的很长一段时间里，人们都是以在河边像淘金淘钻石。直到1850年左右人们才了解到上游的一种矿石中富含钻石，于是人们纷纷转战到上游，寻找这种神奇的石头。时间到了1867年，在南非小镇金伯利附近大规模的发现了这种岩石，并且正式更名为“金伯利岩”，

至此，人类已经初步了解了钻石矿脉，知道了要开采钻石，就必须找到金伯利岩这一既定事实。但是也不要高兴的太早，找到金伯利岩不一定代表能开采到有意义的钻石，这是因为在金伯利岩金刚石只占到20%～30%，其中具有工业价值的不足5%，要想到达宝石级别的更是不到0.5%，这已经比在河边靠运气强了不知道几个数量级了。

目前为止，有开采价值的金伯利岩矿脉还是分布在南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚、俄罗斯和中国，其中以南非尤为著名，世界上更大的钻石“库利南钻石”重达3106克拉(一斤多重)就是于1905年在南非的普列米尔矿山被开采。

钻石的加工

小伙伴们也许就要问了，钻石如此坚硬，将用什么样的工具才能将其切割和加工?说出来你可能不信，加工钻石要比加工其它矿石要相对来的容易。在没有现代激光切割技术支持的200年前，钻石工匠是利用经验来判断钻石原石的纹路，然后顺着纹将钻石劈开，好的钻石工匠甚至一眼就能看出来这块钻石该怎么劈。

上面提到的献给英王的库利南钻石，就是由当时最有名的钻石匠人约·阿斯查尔加工的，面对如此巨大闪耀着浅蓝色光芒的钻石和英王的托付想想压力可想而知，因为原石十分巨大，要想加工就必须将其打碎，一旦失手，后果就是迄今为止更大的钻石将会变成一堆没用价值的碎块。

阿斯查尔和他的助手，在接下来的6个月时间里，对这块钻石进行了深入的观察和研究。在经过深思熟虑后，决定由他亲自操刀。将钻石固定好之后，他用特制的钢钎顺着早已计算了无数遍的角度敲了下去，之一下钻石纹丝不动特制钢钎却折了，这时候他已经是满头大汗了。换了一根钢钎随着“啪”的一声，原石按照预先计算的那样被成功的劈开，他却摊在地上起不来了。

库利南钻石被切开后，交由3个经验丰富的钻石匠人加工成了9个大钻和96个小钻，至此9粒大钻被英国皇家收藏，每一颗大钻都有自己的名字，“库利南一号”为梨形，重530.2克拉，后来镶在英王的权杖上。这粒巨钻还有个别名叫做“非洲之星”。“库利南二号”为方形、重317.4克拉，后镶饰在英王的王冠下方正中。“库利南第三”为梨形，重94.4克拉，镶在英女王王冠的尖顶上。其余的96个小钻多半半付给工匠作为酬劳。

不知道小伙伴们什么感觉，风云哥着实给阿斯查尔捏了一把汗，现在想起来依然是惊心动魄。我们最常见到的钻石美丽的外表，不仅仅是加工工艺的不断提高，而且和数学也是密不可分的，可以这么说，没有数学计算的支持，就没有钻石闪闪发光的特性。

前段时间非常火爆的“八心八箭”还有一个名字叫做“丘比特切工”，这是由数学家通过精确计算得到的确定角度和刻面的特殊切工，在特定的角度下，是会呈现出八个心形和八个箭头，在光线下熠熠生辉。

其实要论最亮的切工，还是非“标准圆明亮”切工莫属，这个是由波兰数学家马歇尔在1919年提出的一种理论上可以使钻石发挥更大折射光线的切工，它由58个刻面组成，也是我们描述钻石的时候，那种类似于五边形的状态。

写到这里，让风云哥泪奔一会吧，我没有见过钻石，怎么办

钻石的形成原因

我们都知道钻石是碳，可为啥那么多煤没有变成钻石呢?这不是废话么，要是都变成钻石那还了得，估计之一个崩溃的就是那些钻石垄断公司，然后就是千千万万买了钻石求婚的小伙伴。时间到了现代，随着科学技术的不断提高，科学家对这一问题也展开了比较详细的研究。

首先，科学家就对什么样的地方能开采出钻石进行了统计，从数据上来看这些钻石都来自于远古火山的火山岩管脉。至于地球上那么多火山，为啥不见有人开采钻石呢?原因就是这些火山早已不再现在地球上存在了，最早的可追溯到地球的诞生，最近的也在几千万年前。

在很长一段时间里，科学家对钻石本身研究进展缓慢。但是对富含钻石的矿脉和附生矿物进行研究的时候，基本可以确定无疑的是钻石的确来自火山的爆发。而且形成条件的压力在4.5到6Gpa，温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的深度。

这又抛出一个问题，地下的碳是从那里来的呢?在初中化学课本上，就学习了组成地球最多的元素是氧硅铝铁，如果算上钾钠钙的话，几乎构成了地球的98%的含量，碳包括在内的其他元素不到2%，而且越重的元素越倾向于地球的核心，像碳这样的轻物质在地球内部几乎就是微量元素了。

关于碳的来源有两个公认的说法，之一，这些碳来源于地球刚刚诞生的45亿年前，事实上现在我们买到的钻石80%都是这种情况，也就是说，你手上戴的钻戒已经存在45亿年之久了。第二，科学家通过对钻石的组成的碳进行同位素分析，其中有一部分钻石含有C12，也就是说组成这些钻石的碳来源于植物的遗骸，因为C12是植物进行光合作用的原料，这部分钻石形成时间在12至17亿年前。

至于为什么钻石会呈现不同的颜色，那是由于在成型的过程中，钻石的一些天然结构缺陷，或者含有一些其他元素。比如蓝色钻石含有硼元素，黄色钻石是由于晶格畸变造成的，绿色钻石是由于接收了大量的辐射造成的。但是这些在直男看来不能接受的带有缺陷的钻石，却没有恒定的价格，拍卖多少是多少。真是贫穷限制了我的想象力。

这里风云哥要强调的是，钻石美丽外表的背后，往往是不那么光彩的。甚至是充满血腥和暴力的，在那些盛产钻石的地方到处充斥着种族灭绝和恐怖主义。他们在战争地区开采、销售、交易。产生的利润用于军阀在安哥拉、塞拉利昂、利比里亚等国家的战争，使得他们有钱购买武器来发动战争和杀害无辜的平民，难道这就叫做浪漫吗?

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