钻石是怎么形成的 天然钻石陨石钻石培育钻石的4种形成方法介绍

说到钻石,大多数人第一反应都是求婚用的宝石,或是奢侈品店里动辄几万几十万的首饰。很少有人会仔细想,这么坚硬又透亮的石头到底是怎么来的。今天就跟大家聊聊几种不同钻石的形成过程,把天然钻石、陨石钻石还有现在热门的培育钻石都讲清楚。

先说说大家最熟悉的天然钻石,就是珠宝店里卖的那种天然开采的钻石。它的形成条件说出来挺夸张的,得在地下100多公里深处,也就是地幔的位置才行。那里的温度能到1100到1500摄氏度,压力得达到4.5到6万个大气压,比我们地面的压力高不知道多少倍。

在这种极端条件下,含碳的物质慢慢被挤压结晶,才会形成钻石的原晶。那这些埋在一百多公里地下的石头,又是怎么跑到我们能挖到的地方来的呢?其实是靠火山运动。大约几千万年到上亿年前,地下的岩浆带着这些钻石原石往上冲,最后在靠近地表的金伯利岩或者钾镁煌斑岩管道里冷却停留,经过亿万年的地质变化,才被我们后人发现开采出来。

你想想这个过程,要刚好有碳元素,刚好温度压力对,刚好火山运动把它带上来,还刚好能保存到现在被人类找到。也难怪天然钻石这么稀少,价格一直下不来,这都是亿万年地质运动攒出来的结果。

除了这种普通的天然钻石,还有一种非常少见的,就是陨石钻石,也叫宇宙钻石。这种钻石可不是地球上本来就有的,分两种情况,一种是外太空掉下来的陨石本身带的钻石,另一种是陨石撞击地球的时候,瞬间产生的高温高压把地球表面的碳变成了钻石。

先说说陨石自带的钻石。很多小行星本身就含碳,它们在宇宙里形成的时候,就因为星体内部的压力温度够,结晶出了小颗粒的钻石。比如1988年掉在我国新疆的阿勒泰陨石雨,后来就有人在陨石碎片里发现了微米级的小钻石颗粒。这种钻石一般颗粒特别小,根本没法切割成珠宝,大多都是拿去做收藏或者科研用的,普通人几乎见不到。

另一种陨石撞击形成的钻石就更好理解了。一块超大的陨石以每秒十几公里的速度撞向地球,撞击瞬间产生的温度能超过1000度,压力能达到几十万甚至上百万大气压,比地幔的压力还要高。这种条件下,撞击点附近岩层里含碳的物质,瞬间就会被压成钻石。

美国亚利桑那那个著名的巴林杰陨石坑,科学家就在坑里面发现了不少微小的钻石。这种钻石同样大多颗粒太小,没法做珠宝,加上产量实在太少,市面上基本见不到,属于钻石圈子里非常冷门的类型。

说完来自自然和宇宙的,再说说现在珠宝行业吵得挺热的培育钻石。很多人以为培育钻石是最近几年才出来的造假钻石,其实不对,培育钻石是完全真的钻石,它的化学成分、晶体结构和天然钻石一模一样,只是不是在地下形成的,是人类在实验室里模拟天然钻石的形成条件做出来的。

现在培育钻石主流的形成方法有两种,一种叫高温高压法,另一种叫化学气相沉积法。

高温高压法其实就是模仿天然钻石在地下的形成过程。科学家先做一个很小的钻石种子,然后把种子和碳源放在一起,放到专门的机器里,加热到1300度左右,压力调到5万个大气压左右,跟地下的环境差不多。碳源慢慢熔化之后,就会沿着钻石种子结晶长大,长一颗一克拉左右的培育钻石,大概只需要一周到半个月的时间,比天然钻石亿万年的形成速度快不知道多少。

另一种化学气相沉积法,就更有意思一点。这种方法也是先放一颗钻石种子,然后把反应室抽成真空,通入甲烷和氢气这些含碳的气体,然后用微波或者电流把气体加热成等离子体,气体里的碳原子会一点点沉积到钻石种子上,慢慢长出一块完整的钻石。这种方法长出来的钻石,杂质少,净度一般都很高,做首饰特别受欢迎。

也很多人会问,那培育钻石和仿钻比如莫桑石、锆石不一样吗?真的不一样,莫桑石是碳化硅,合成立方氧化锆就是氧化锆,它们成分结构都和钻石不一样,只能算仿品。培育钻石是实打实的碳结晶钻石,拿专业检测仪器都要仔细看才能分出是天然还是培育的,普通人肉眼根本看不出来。

其实还有一种比较特殊的钻石,就是刚才提到陨石撞击的时候,还有一种更稀有的叫做六方晶系陨石钻石,也叫蓝丝黛尔石。这种钻石和普通钻石结构不一样,普通钻石是等轴晶系,它是六方晶系,硬度比普通钻石还要高58%左右。它的形成就是陨石高速撞击的时候,石墨的结构被瞬间压垮转变成了这种钻石,全世界现在也没几块,基本都在实验室里供研究,根本没有流通。

讲了这么多,其实不管是天然钻石还是培育钻石,本质上都是一样的金刚石晶体。天然钻石靠地球亿万年的地质运动“养出来”,所以才有了稀缺性的溢价。培育钻石靠人类实验室模拟环境做出来,成本降了很多,价格也就只有天然钻石的三分之一甚至更低。陨石钻石太稀有,基本和普通消费者没关系,大家买珠宝的时候也遇不到。

现在很多年轻人结婚选培育钻石,就是觉得它性价比高,本质和天然钻石一样,花少钱就能买更大的,没必要为天然钻石的稀缺溢价买单。也有人就认准天然钻石,觉得天然形成的才有纪念意义,这其实就是看个人选择罢了。

说白了,钻石最早就是碳元素,在极端条件下变成了我们喜欢的亮晶晶的宝石。不同的形成方式,也早就了不同价格、不同定位的钻石,适合不同需求的人,没有绝对的好坏,看你自己需要什么就好。

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[Q]:钻石是怎么形成的?
[A]:不同类型钻石形成方式不同,天然钻石形成于地下100多公里的地幔,经亿万年高温高压结晶,由火山运动带至近地表;陨石钻石分为陨石自带和撞击形成两种,是宇宙或陨石撞击产生极端条件生成;培育钻石是人类在实验室模拟天然钻石形成条件人工合成的真钻石。
[Q]:天然钻石是怎么形成的?
[A]:天然钻石需要在地下100-200公里的地幔中,在1100-1500摄氏度的温度、4.5-6万个大气压的极端条件下,让含碳物质结晶形成,之后经火山运动将钻石原石带至近地表岩层,最终被人类开采。
[Q]:陨石钻石是什么,怎么形成的?
[A]:陨石钻石是非常稀有的特殊钻石,主要分两种形成方式:一种是小行星本身在宇宙形成过程中,内部满足钻石结晶条件,自带钻石随陨石掉落地球;另一种是陨石撞击地球时,瞬间产生的超高温高压,将撞击点岩层中的含碳物质挤压结晶成钻石。
[Q]:培育钻石是假钻石吗?
[A]:培育钻石不是假钻石,它的化学成分、晶体结构和天然钻石完全一致,属于真钻石,区别仅为培育钻石是人工在实验室合成,不是天然地质作用形成。和莫桑石、合成立方氧化锆这些钻石仿品有本质区别。
[Q]:培育钻石是怎么制作出来的?
[A]:目前主流有两种制作方法,一种是高温高压法,模仿天然钻石地下形成环境,以小钻石种子为基础,在1300度、5万大气压条件下让碳源结晶长大;另一种是化学气相沉积法,将含碳气体电离后,让碳原子沉积在钻石种子上慢慢长成完整钻石。
[Q]:陨石钻石能做成珠宝吗?
[A]:绝大多数陨石钻石的颗粒都非常微小,达不到珠宝切割加工的要求,加上产量极其稀少,大多用于科研和收藏,几乎不会出现在民用珠宝市场,普通人基本接触不到可做珠宝的陨石钻石。
[Q]:培育钻石和天然钻石有什么区别?
[A]:二者本质都是钻石,核心区别是形成方式和价格,天然钻石经亿万年地质作用形成,产量稀少价格高;培育钻石人工合成,生产周期短,价格仅为同品质天然钻石的1/3甚至更低,二者化学成分和晶体结构没有差异。
[Q]:六方晶系陨石钻石是什么?
[A]:这是一种非常稀有的陨石钻石,也叫蓝丝黛尔石,是陨石撞击时让石墨转变结构形成的,属于六方晶系,硬度比普通钻石高50%以上,目前存世量极少,仅用于科学研究,没有珠宝流通。
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