Minerāli

Kā veidojas dimanti?

Kā veidojas dimanti?



Pretēji tam, ko daudzi cilvēki uzskata, dimanti neveidojas no oglēm.


Dimanta veidošanās: Dimanti, kas atrodami uz Zemes virsmas vai tās tuvumā, ir izveidojušies četros dažādos procesos. Plāksnītes tektonikas karikatūra iepazīstina ar šīm četrām dimantu formēšanas metodēm. Papildu informāciju par katru no tiem var atrast zemāk esošajos punktos un mazās karikatūrās.

Satura rādītājs


Dimanta formēšanas metodes
1) Dimanta veidošanās zemes apvalkā
2) Dimanta veidošanās subdukcijas zonās
3) Dimanta veidošanās trieciena vietās
4) Veidošanās kosmosā
Pārliecinošākie pierādījumi
Dimanta veidošanās uz Zemes virsmas

Dimanta formēšanas metodes

Daudzi cilvēki uzskata, ka dimanti veidojas no ogļu metamorfisma. Šī ideja joprojām ir stāsts "kā veidojas dimanti" daudzās zinātnes klasēs.

Akmeņoglēm reti - ja vispār - ir bijusi loma dimantu veidošanā. Faktiski lielākā daļa dimantu, kas ir datēti, ir daudz vecāki par Zemes pirmajiem sauszemes augiem - ogļu izejmateriāliem! Ar to vien vajadzētu būt pietiekamam pierādījumam, lai atspēkotu domu, ka Zemes dimantu atradnes veidojas no oglēm.

Vēl viena šīs idejas problēma ir tā, ka ogļu vīles ir nogulumieži, kas parasti rodas kā horizontālas vai gandrīz horizontālas iežu vienības. Tomēr dimantu avotu ieži ir vertikālas caurules, kas piepildītas ar nedzīvu akmeņiem.

Tiek uzskatīts, ka četri procesi ir atbildīgi par praktiski visiem dabiskajiem dimantiem, kas ir atrasti Zemes virspusē vai tās tuvumā. Viens no šiem procesiem veido gandrīz 100% no visiem jebkad iegūtajiem dimantiem. Atlikušie trīs ir nenozīmīgi komerciālo dimantu avoti.

Šajos procesos reti, ja vispār, ir iesaistītas ogles.

Dimanti no dziļa avota izvirdumiem: Tiek uzskatīts, ka lielākā daļa komerciālo dimantu atradņu ir izveidojušās, kad dziļa avota vulkāna izvirdums dimantus piegādāja uz virsmas. Šajos izvirdumos magma ātri pārvietojas no dziļas apvalka, bieži šķērsojot dimanta stabilitātes zonu maršrutā uz virsmu. Akmeņu gabali no dimanta stabilitātes zonas var būt saplēsti un ātri nogādāti uz augšu līdz virsmai. Šie klinšu gabali ir pazīstami kā "ksenolīti" un var saturēt dimantus.

1) Dimanta veidošanās zemes apvalkā

Ģeologi uzskata, ka dimanti visās Zemes komerciālajās dimantu atradnēs veidojās mantijā un nogādāti virspusē dziļu avotu vulkānu izvirdumu rezultātā. Šie izvirdumi rada kimberlīta un lamproīta caurules, kuras pieprasa dimanta meklētāji.

Lielākajā daļā šo cauruļu nav dimanta vai ir tik mazs dimanta daudzums, ka tām nav komerciālas nozīmes. Tomēr šajās caurulēs tiek izveidotas atklātas šahtas un pazemes mīnas, ja tajās ir pietiekami daudz dimantu ienesīgai ieguvei. Dimanti ir arī laika apstākļi un izpostīti no dažām no šīm caurulēm. Šie dimanti tagad atrodas straumju un piekrastes nogulumiežu (vietu ievietotāju) atradnēs.

Dabisko dimantu veidošanai nepieciešama ļoti augsta temperatūra un spiediens. Šie apstākļi notiek ierobežotās Zemes mantijas zonās apmēram 90 jūdzes (150 kilometrus) vai vairāk zem virsmas, kur temperatūra ir vismaz 2000 grādi pēc Fārenheita (1050 grādi pēc Celsija). 1. Dimanta veidošanās un stabilitātes kritiskā temperatūra un spiediena vide nav klāt visā pasaulē. Tā vietā tiek uzskatīts, ka tas galvenokārt atrodas mantijā zem kontinentālo plātņu stabilā iekštelpa 2.

Dimanti, kas izveidoti un glabāti šajās "dimanta stabilitātes zonās", tiek nogādāti uz Zemes virsmas dziļu avotu vulkānu izvirdumu laikā. Šie izvirdumi noplēš mantijas gabalus un tos ātri nogādā uz virsmas 3. Sk. 1. vietu diagrammā lapas augšpusē. Šis vulkāna izvirduma veids ir ārkārtīgi reti sastopams, un mūsdienu cilvēki to nekad nav novērojuši.

Vai ir iesaistītas ogles? Akmeņogles ir nogulumieži, kas veidojas no augu atliekām, kas nogulsnētas uz Zemes virsmas. To reti aprok dziļumā, kas pārsniedz 2 jūdzes (3,2 kilometri). Ļoti maz ticams, ka ogles no garozas ir pārvietotas dziļumā, kas ir krietni zem kontinentālās plāksnes pamatnes. Šo mantiņu dimantu oglekļa avots, visticamāk, ir oglekļa ieslodzīts Zemes iekšienē planētas veidošanās laikā vai nogādāts lielā dziļumā ar subdukciju.

Dimanti no okeāna nogulumiem? Subdukcijas zonas rodas pie saplūstošām plāksnes robežām, kur viena plāksne tiek piespiesta mantijā. Kad šī plāksne nolaižas, tā tiek pakļauta pieaugošai temperatūrai un spiedienam. Dimanti ir atrasti klintīs, kuras, domājams, ir pakļautas un pēc tam atgrieztas virspusē. Šie iežu veidi ir ļoti reti sastopami, un tajos nav izveidotas zināmas komerciālas dimantu atradnes. Dimanti, kas atrodami šāda veida atradnēs, ir bijuši ļoti mazi un nav piemēroti komerciālai izmantošanai.

2) Dimanta veidošanās subdukcijas zonās

Akmeņos ir atrasti sīki dimanti, kuri, domājams, ir platu tektonisko procesu rezultātā pakļauti dziļi mantijai - pēc tam tos atdod atpakaļ uz 4. virsmas. (Lapas augšpusē diagrammā skatiet 2. atrašanās vietu.) Dimanta veidošanās subduktīvā plāksne varētu rasties tikai 50 jūdzes (80 kilometrus) zem virsmas un tik zemā temperatūrā kā 390 grādi pēc Fārenheita (200 grādi pēc Celsija) 1. Citā pētījumā tika atklāts, ka Brazīlijas dimanti satur sīkus minerālu ieslēgumus, kas atbilst mineraloģijai okeāna garoza 8. Citiem ir ieslēgumi, kas liek domāt, ka to veidošanā bija iesaistīts pazemināts jūras ūdens 9.

Jaunāks pētījums pētīja zilo, bora saturošo dimantu izcelsmi, kas izveidojās pat 400 jūdžu (650 kilometru) dziļumā. Šajos īpaši dziļajos dimantos bija arī ieslēgumi, kas norāda, ka tie iegūti no pakļautas okeāna garozas. 10

Vai ir iesaistītas ogles? Ogles nav iespējams oglekļa avots šajā dimanta veidošanas procesā. Visticamākie oglekļa avoti no okeāna plāksnes subdukcijas ir karbonātiski ieži, piemēram, kaļķakmens, marmors un dolomīts, un, iespējams, augu atlieku daļiņas piekrastes nogulumos.

Asteroīdu trieciena dimanti: Dimanti ir atrasti daudzu asteroīdu trieciena vietu krāteros un ap tiem. Lielisks piemērs ir Popigai krāteris Sibīrijas ziemeļos, Krievijā. Zemes visā tās vēsturē vairākkārt skāruši asteroīdi. Šie asteroīdi sit ar tādu spēku, ka tiek radīts spiediens un pietiekami augsta temperatūra, lai veidotu dimantus. Ja mērķa iezis satur oglekli, trieciena zonā var rasties apstākļi, kas nepieciešami dimantu veidošanai. Šie dimantu veidi ir reti sastopami un tiem nav nozīmīgas lomas komerciālā dimantu ieguvē.

3) Dimanta veidošanās trieciena vietās

Visu savu vēsturi Zeme vairākkārt ir skārusi lieli asteroīdi. Kad šie asteroīdi sit pret zemi, rodas ārkārtēja temperatūra un spiediens. Piemēram: kad sešu jūdžu (10 kilometru) plats asteroīds sit pret zemi, tas var pārvietoties ar ātrumu 9 līdz 12 jūdzes sekundē (15 līdz 20 kilometri sekundē). Pēc trieciena šis hiperkapacitātes objekts radītu enerģijas pārrāvumu, kas līdzvērtīgs daudziem kodolieročiem, un temperatūra būtu karstāka nekā saules virsma 5.

Šādas trieciena augstās temperatūras un spiediena apstākļi ir vairāk nekā piemēroti, lai veidotu dimantus. Šī dimanta veidošanās teorija ir atbalstīta, atklājot sīkus dimantus ap vairākām asteroīdu trieciena vietām. Sk. 3. atrašanās vietu diagrammā lapas augšpusē.

Meteorīta krāterī Arizonā ir atrasti sīki, nepilnu milimetru dimanti. Poligakristāliski rūpnieciskie dimanti, kuru izmērs ir līdz 13 milimetriem, ir atrasti Popigai krāterī Sibīrijas ziemeļos, Krievijā. 7

Vai ir iesaistītas ogles? Šīs ietekmes mērķa zonā varētu būt ogles, un tās varētu kalpot par dimantu oglekļa avotu. Kaļķakmeņi, bumbiņas, dolomīti un citi oglekli saturoši ieži, visticamāk, ir oglekļa avoti nekā ogles.

Ārpuszemes dimanti: Dažos meteorītos ir atklāti dimanti. Tiek uzskatīts, ka šie dimanti ir izveidojušies kosmosā, reaģējot uz asteroīdu triecieniem vai citiem smagiem notikumiem.

4) Veidošanās kosmosā

NASA pētnieki dažos meteorītos ir atklājuši lielu daudzumu nanodimantu. (Nanodimanti ir dimanti, kuru diametrs ir daži nanometri - miljardas no metra.) Apmēram trīs procenti oglekļa šajos meteorītos ir ietverti nanodimantu formā. Šie dimanti ir pārāk mazi, lai tos izmantotu kā dārgakmeņus vai rūpnieciskus abrazīvus; tomēr tie ir dimanta materiāla avots 6. Skat. 4. atrašanās vietu diagrammā lapas augšpusē.

Smitsona pētnieki arī atrada lielu skaitu niecīgu dimantu, griežot Allen Hills meteorīta 7 paraugu. Tiek uzskatīts, ka šie meteorītos esošie dimanti ir izveidojušies kosmosā ar ātrgaitas sadursmēm, līdzīgi kā dimanti veidojas uz Zemes trieciena vietās.

Vai ir iesaistītas ogles? Šo dimantu izveidē ogles nav iesaistītas. Oglekļa avots ir no ķermeņa, kas nav Zeme.

"Man bieži jautā:" Kāda ir jūsu teorija par dimanta sākotnējo kristalizāciju? "
"Viss, ko var teikt, ir tas, ka kaut kādā nezināmā veidā ogleklis, kas atradās dziļi Zemes iekšējos reģionos, tika mainīts no melnā un nelūgtā izskata uz visskaistāko dārgakmeni, kas jebkad redzējis dienasgaismu."
Gardners F. Viljamss, SIA De Beers Consolidated Mines, ģenerāldirektors, no 1887. līdz 1905. gadam. 11

Pārliecinošākie pierādījumi

Pārliecinošākais pierādījums tam, ka akmeņoglēm nav bijusi loma lielāko daļu dimantu veidošanā, ir Zemes dimantu vecuma un agrāko sauszemes augu vecuma salīdzinājums.

Lielākā daļa no klintīm atrastiem dimantu atradnēm, kas tika atrastas, tika izveidotas Precambrian Eon laikā - laika posmā starp Zemes veidošanos (apmēram 4600 miljoni gadu atpakaļ) un Kambrijas perioda sākumu (apmēram pirms 542 miljoniem gadu). Turpretī agrākie sauszemes augi parādījās uz Zemes tikai pirms aptuveni 450 miljoniem gadu - gandrīz 100 miljonus gadu pēc tam, kad bija izveidojies lielais vairums noraktu dimantu.

Tā kā ogles veidojas no sauszemes augu atliekām, un vecākie sauszemes augi ir jaunāki par gandrīz katru dimantu, kas jebkad ir datēts, ir viegli secināt, ka oglēm nebija liela nozīme Zemes dabisko dimantu veidošanā.

Atsauces
1 Erlihs, E. I.; Dan Hausel, W. (2002). Dimanta noguldījumi. Kalnrūpniecības, metalurģijas un izpētes biedrība. 74.-94.lpp. ISBN 0873352130.
2 Amerikas Dabas vēstures muzejs (1998). Dimantu būtība - dimanti ir sastopami kontinentālajos kodolos. Amerikas Dabas vēstures muzejs.
3 Amerikas Dabas vēstures muzejs (1998). Dimantu daba - Kimberlīts un Lamproīts. Amerikas Dabas vēstures muzejs.
4 Amerikas Dabas vēstures muzejs (1998). Dimantu daba - no kontinentālajām sadursmēm, meteorītu ietekmes un zvaigžņu putekļiem. Amerikas Dabas vēstures muzejs.
5 Oakes, Maureen (2003). Asteroīda ietekmes modelēšana - vai tas nogalināja dinozaurus? Los Alamos Nacionālā laboratorija. URL
6 Vu, Linda (2008). Špicera acis ir ideālas dimantu novēršanai debesīs. NASA / JPL Caltech. URL
7 Tisons, Pīters (2000). Dimanti debesīs. NOVA tiešsaistē. URL
8 Valters, M. J. un citi (2011). Briljanti parāda Zemes oglekļa cikla dziļumu. Kārnegi zinātnes institūcija. URL
9 Krajiks, Kevins (2015). Krekinga atvērto dimantu sūtīšana no dziļas zemes. Planētas stāvoklis, Zemes institūts Kolumbijas universitāte. URL
10 Amerikas Gemoloģiskais institūts (2018). Pētnieki atklāj zilo dimantu unikālo izcelsmi, Amerikas Gemoloģiskais institūts. URL
11 Dienvidāfrikas dimanta raktuves: Gardners F. Viljamss; Macmillan uzņēmums; 1902, 2. sējums, 152. lpp. URL

Dimanta veidošanās uz Zemes virsmas

Piecdesmitajos gados uz Zemes virsmas tika atklātas jaunas dimantu veidošanās metodes. Zinātnieki spēja radīt temperatūras un spiediena apstākļus, kas vajadzīgi, lai laboratorijā izveidotu dimantus. Lielākajai daļai agrīno dimantu nebija dārgakmeņu kvalitātes, taču tie bija lieliski piemēroti izmantošanai kā abrazīvas granulas urbjos, griezējinstrumentos un slīpripās. Drīz tika ražoti lielāki laboratorijā audzēti dimanti, kurus izmantoja kā nodilumizturīgus gultņus, datoru procesoru siltuma izlietnes un logus ar augstu temperatūru.

Mūsdienās gandrīz visi dimanti, kurus izmanto rūpnieciskajos procesos, ir laboratorijas radītie dimanti. Tie tiek izgatavoti arī pietiekami kvalitatīvi, lai nopelnītu bezkrāsainas un ļoti nedaudz iekļautās kategorijas no dimantu šķirošanas laboratorijām. Tie ir izgatavoti krāsu spektrā, dimantus veidojošajā vidē pievienojot slāpekli (dzeltenu) vai boru (zilu). Pēc apstrādes pēc augšanas ir iespējama zaļa, rozā, oranža un citas krāsas. Labi izveidoti dimanti tiek ražoti Amerikas Savienotajās Valstīs un vairākās citās valstīs. Ķīna ir vadošā valsts, kas ražo laboratorijās izveidotus dimantus.

Visi laboratorijā audzētie dimanti tiek izgatavoti, izmantojot iekārtas, kas patērē milzīgu daudzumu elektroenerģijas, kas nepieciešams, lai radītu temperatūras un spiediena apstākļus, kas nepieciešami dimantu audzēšanai. Visticamāk, ka daļu no šīs elektrības saražos sadedzinot ogles. Šie varētu būt labākie piemēri, kā dimanti tiek izgatavoti, izmantojot ogles.


Skatīties video: Jersikas pagasta Dimantu mājās Dimanta kāzas svin Dimantu pāris