鉆石的發(fā)現(xiàn)

鉆石，即礦物學(xué)中的金剛石，是碳元素經(jīng)地質(zhì)作用而形成，原生礦主要為金伯利巖和鉀鎂煌斑巖中，鉆石最早發(fā)現(xiàn)于印度，最大的鉆石生產(chǎn)國為澳大利亞，其它主要國家有南非、前蘇聯(lián)、扎伊爾、博茨瓦納、納米比亞等國家，中國開采鉆石歷史較晚，鉆石礦床主要有湖南沅江流域、遼寧瓦房店、山東等地。在1880年英國人在南非創(chuàng)建戴比爾斯公司，從而壟斷性地控制世界80%以上的鉆石原石的開采和購銷。

鉆石化學(xué)成分

鉆石的化學(xué)成分是碳，這在寶石中是唯一由單一元素組成的。屬等軸晶系。晶體形態(tài)多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形。純凈的鉆石無色透明，由于微量元素的混入而呈現(xiàn)不同顏色。強金剛光澤。折光率2.417，色散中等，為0.044。均質(zhì)體。熱導(dǎo)率為0.35卡/厘米?秒?度。用熱導(dǎo)儀測試，反應(yīng)最為靈敏。硬度為10，是目前已知最硬的礦物，絕對硬度是石英的1000倍，剛玉的150倍，怕重?fù)簦負(fù)艉髸樒浣饫砥扑?。一組解理完全。密度3.52克/立方厘米。鉆石具有發(fā)光性，日光照射后，夜晚能發(fā)出淡青色磷光。X射線照射，發(fā)出天藍(lán)色熒光。鉆石的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在常溫下不容易溶于酸和堿，酸堿不會對其產(chǎn)生作用。

鉆石與相似寶石、合成鉆石的區(qū)別。寶石市場上常見的代用品或贗品有無色寶石、無色尖晶石、立方氧化鋯、鈦酸鍶、釔鋁榴石、釔鎵榴石、人造金紅石。合成鉆石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生產(chǎn)。因為合成鉆石要比天然鉆石費用高，所以市場上合成鉆石很少見。鉆石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以與其相似的寶石區(qū)別。如：仿鉆立方氧化鋯多無色，色散強（0.060）、光澤強、密度大，為5.8克/立方厘米，手掂重感明顯。釔鋁榴石色散柔和，肉眼很難將它與鉆石區(qū)別開。

鉆石形成原因

地球上金剛石礦的主要來源是出自金伯利巖管。所謂金伯利巖管，也就是首次發(fā)現(xiàn)有大量金剛石的這個村子，名叫金伯利村，金伯利村的村名又是因為占領(lǐng)治理這個村的統(tǒng)治者是名叫金伯利（Kimberlite）的勛爵，而這個村子正好建立在一個大型的產(chǎn)有金剛石的巖管頂端，因而把這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)稱為金伯利巖管。

金伯利巖管的形成是一種復(fù)雜的地球變化過程的產(chǎn)物。地球由三大部分組成，地球的表面有一層厚厚的地殼，地球中心有一個結(jié)構(gòu)非常緊密的核心，地核與地殼中間即是地幔（俗稱巖漿）。巖漿在地殼不同板塊移動的壓力下必然會沿著縫隙上升，如果某處的縫隙在地球表面就形成了火山的爆發(fā)，而當(dāng)這種縫隙在地球表面被堅硬的巖石堵住，于是巖漿在上升到這堅硬的巖石下面后就被封住了，當(dāng)處于這種狀態(tài)時，這股上升的巖漿承受了巨大的壓力，在無法沖破巖石的情況下，這股巖漿也就只能逐漸冷卻，最后成為管狀的礦體嵌在地殼的縫隙中間，這管狀的礦體在由高溫巖漿逐漸冷卻的過程中，必然有很長一段時間是處于1100~1657°C范圍內(nèi)和高壓狀態(tài)中，此時巖漿中的碳分子就被擠壓而形成了金剛石。再經(jīng)過千百萬年的風(fēng)化作用，頂住巖漿上升的巖石被風(fēng)化了，于是這根巖漿形成的管狀礦體裸露了出來，甚至這根巖管的頂部也被風(fēng)化了，于是頂端的金剛石會隨著風(fēng)化表層一起在風(fēng)或雨水的挾裹下流向低洼區(qū)域，這就是為什么開始發(fā)現(xiàn)鉆石的地方大都是在河床或沙漠中的原因。表層被風(fēng)化的金剛石礦稱為砂礦，巖管表層下未被風(fēng)化的礦體稱原生礦。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、手段為探索鉆石的形成提供了新思路和方法。鉆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(jié)構(gòu)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(jié)晶形成石墨（黑色），而在高溫、極高氣壓及還原環(huán)境（通常來說就是一種缺氧的環(huán)境）中則結(jié)晶為珍貴的鉆石（白色）。為了便于理解鉆石的起源，先看一看含有鉆石的原巖。

自從鉆石在印度被發(fā)現(xiàn)以來,我們不斷聽到人們在河邊、河灘上撿到鉆石的故事，這是由于位于河流上游某處含有鉆石的原巖，被風(fēng)化、破碎后，鉆石隨水流被帶到下游地帶，比重大的鉆石被埋在沙礫中。鉆石的原巖是什么？1870年人們在南非的一個農(nóng)場的黃土中挖出了鉆石，此后鉆石的開掘由河床轉(zhuǎn)移到黃土中，黃土下面就是堅硬的深藍(lán)色巖石，它就是鉆石原巖——金伯利巖(kimberlite)。什么是金伯利巖？金伯利巖是一種形成于地球深部、含有大量碳酸氣等揮發(fā)性成份的偏堿性超基性火山巖，這種巖石中常常含有來自地球深部的橄欖巖、榴輝巖碎片，主要礦物成份包括橄欖石、金云母、碳酸鹽、輝石、石榴石等。研究表明，金伯利巖漿形成于地球深部150公里以下。由于這種巖石首先在南非金伯利被發(fā)現(xiàn)，故以該地名來命名。

另一種含有鉆石的原巖稱鉀鎂煌斑巖（lamproite),它是一種過堿性鎂質(zhì)火山巖，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(chǎn)地為澳大利亞西部阿蓋爾（Argyle)。

科學(xué)家們經(jīng)過對來自世界不同礦山鉆石及其中原生包裹體礦物的研究發(fā)現(xiàn)，鉆石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa(相當(dāng)于150-200km的深度），溫度為1100-1500攝氏度。雖然理論上說，鉆石可形成于地球歷史的各個時期/階段，而目前所開采的礦山中，大部分鉆石主要形成于33億年前以及12-17億年這兩個時期。如南非的一些鉆石年齡為45億左右，表明這些鉆石在地球誕生后不久便已開始在地球深部結(jié)晶，鉆石是世界上最古老的寶石。鉆石的形成需要一個漫長的歷史過程，這從鉆石主要出產(chǎn)于地球上古老的穩(wěn)定大陸地區(qū)可以證實。另外，地外星體對地球的撞擊，產(chǎn)生瞬間的高溫、高壓，也可形成鉆石，如1988年前蘇聯(lián)科學(xué)院報道在隕石中發(fā)現(xiàn)了鉆石，但這種作用形成的鉆石并無經(jīng)濟(jì)價值。

稀少的鉆石主要出現(xiàn)于兩類巖石中,一類是橄欖巖類,一類是榴輝巖類，但僅前者具有經(jīng)濟(jì)意義。含鉆石的橄欖巖，目前為止發(fā)現(xiàn)有兩種類型：金伯利巖（kimberlite)（名字源于南非得一地名——金伯利）和鉀鎂煌斑巖（lamproite),這兩中巖石均是由火山爆發(fā)作用產(chǎn)生的，形成于地球深處的巖石由火山活動被帶到地表或地球淺部，這種巖漿多以巖管狀產(chǎn)出，因此俗稱“管礦”（即原生礦）。含鉆石的金伯利巖或鉀鎂煌斑巖出露在地表，經(jīng)過風(fēng)吹雨打等地球外營力作用而風(fēng)化、破碎，在水流沖刷下，破碎的原巖連同鉆是被帶到河床，甚至海岸地帶乘積下來，形成沖積砂礦床（或次生礦床）。