Kuinka timantit muodostuvat?
Asiaan liittyvä sisältö
- Timantit maadoittamattomat
- Timantit maadoittamattomat
Timantit muodostuvat syvälle maapallolle noin 100 mailia tai niin pinnan alapuolelle ylemmässä vaipassa. Ilmeisesti siinä maapallon osassa on erittäin kuuma. Paineita on paljon, päällä olevan kallion paino laskee alas, joten korkean lämpötilan ja korkean paineen yhdistelmä on se, mikä on välttämätöntä timanttikiteiden kasvattamiseksi maapallossa. Sikäli kuin tiedämme, kaikki maan päällä muodostuneet timantit muodostuivat sellaisissa olosuhteissa, ja se on tietysti osa maata, jota emme voi suoraan näytteillä. Meillä ei ole mitään tapaa porata siihen syvyyteen tai millään muulla tavalla matkustaa alas maan ylempään vaippaan.
Kuinka timantit matkustavat maan pinnalle?
Timantit, jotka näemme pinnalla, ovat silloin niitä, jotka tuodaan pintaan erittäin syvällä sijaitsevalla tulivuorenpurkauksella. Se on erityisen tyyppinen purkaus, jonka ajatellaan olevan melko väkivaltaista ja jota tapahtui kauan sitten maan historiassa. Emme ole nähneet sellaisia purkauksia viime aikoina. He olivat luultavasti aikaan, jolloin maa oli kuumempi, ja todennäköisesti siksi nuo purkaukset juurtuivat syvemmälle. Nämä purkaukset kantoivat sitten jo muodostuneet timantit ylemmästä vaipasta maan pinnalle. Kun purkaus saavutti pinnan, se rakensi kymmentä vulkaanista materiaalia, joka lopulta jäähtyi ja timantit sisältyvät siihen. Nämä ovat ns. Kimberliittejä, jotka ovat tyypillisesti lähteitä monille maailman louhituille timanteille.
Siksi kaikista pintaan tuotuista timanteista tiedämme, että Kimberlite-purkauksen, joka toi timantit ylemmästä vaipasta maan pinnalle, oli tapahduttava erittäin nopeasti, koska jos ne matkustivat liian pitkät ja liian hitaasti he olisivat muuttuneet kirjaimellisesti grafiitiksi matkan varrella. Ja niin nopeasti liikkuessaan, he pääsivät lukkiutuneiksi paikalleen timanttirakenteeseen. Kun timantit on saatettu korkeasta lämpötilasta matalaan lämpötilaan erittäin nopeasti - ja tarkoitamme nopeasti muutamassa tunnissa - nämä purkaukset, nämä Kimberlite-putket, jotka liikkuvat pintaan, ovat voineet kulkea nopeudella 20 - 30 mailia per tunnin. Kun timantit on saatettu pintaan ja jäähdytetty suhteellisen nopeasti, nämä hiiliatomit lukittuvat paikoilleen ja energiaa ei juuri ole tarpeeksi aloittaakseen niiden uudelleenmuodostamisen grafiittiksi.
Mikä on hiilen merkitys timanttien muodostamisessa?
Timantit ovat hiiltä, joten ne muodostavat hiiliatomeina korkeassa lämpötilassa ja paineessa; ne sitoutuvat yhteen kasvien kasvamisen aloittamiseksi. Lämpötilan ja paineen takia näissä olosuhteissa hiiliatomit sitoutuvat toisiinsa tässä erittäin vahvassa sitoutumismuodossa, jossa kukin hiiliatomi on sitoutunut neljään muuhun hiiliatomiin. Siksi timantti on niin kova materiaali, koska jokaisella hiiliatomillanne osallistuu neljään näistä erittäin vahvoista kovalenttisista sidoksista, jotka muodostuvat hiiliatomien välillä. Joten seurauksena saat tämän kovan materiaalin. Jälleen siitä, mistä hiili tulee, kuinka nopeasti ne kasvavat, nämä ovat kaikki vielä avoimia kysymyksiä, mutta ilmeisesti olosuhteet ovat sellaiset, että sinulla on jonkinlainen ryhmä hiiliatomeja, jotka ovat riittävän lähellä, että ne alkavat sitoutua. Kun muut hiiliatomit siirtyvät läheisyyteen, ne kiinnittyvät. Tällä tavalla kaikki kristallit kasvavat. Se toistoverkko, tämä hiiliatomien rakenne, tuottaa atomien lukkiutumisen paikoilleen prosessin, joka lopulta kasvaa riittävän suureksi tuottamaan kiteitä, jotka voimme nähdä. Jokainen näistä kiteistä, jokainen timantti, yksi karaatin timantti, edustaa kirjaimellisesti miljardeja ja miljardeja hiiliatomeja, jotka kaikkien piti lukkiutua paikoilleen tämän hyvin järjestetyn kiteisen rakenteen muodostamiseksi.
Mainitsit, että tutkijat eivät tiedä mistä hiili tulee. Mitkä ovat mahdolliset lähteet?
Joissain tapauksissa hiili näyttää olevan peräisin maapallon vaipasta, joten hiiltä, joka oli jo maapallossa. Muissa tapauksissa on olemassa uteliaita uteliaana siitä, että hiili on saattanut olla peräisin lähellä Maan pintaa. Siellä ajattellaan, että tämä hiili olisi voinut kirjaimellisesti olla hiiltä, joka oli osa karbonaattisedimenttejä tai eläimiä, kasveja, kuoria, mitä tahansa, mitä vedettiin maan ylempään vaippaan levytektonikan mekanismilla, jota kutsuttiin subduktioksi.
Kuinka kauan timanttien muodostuminen vie?
Emme todellakaan tiedä kuinka kauan se vie. Timanttien eri osissa on yritetty mennä päivämäärään, ja ne ovat suurelta osin epäonnistuneet. Voi olla, että timantit muodostuvat yhtä lyhyinä ajanjaksoina kuin päivät, viikot, kuukaudet tai miljoonat vuodet. Tyypillisesti, kuten monien kiteiden kanssa, jotka kasvavat maan päällä, se ei ole jatkuva prosessi. Timantit voivat alkaa kasvaa ja sitten jostain syystä voi tapahtua keskeytyminen - olosuhteiden, lämpötilan, paineen, hiililähteen muutoksesta riippumatta - ja ne voivat istua miljoonia, satoja miljoonia vuosia, ja sitten alkaa kasvaa uudelleen . Se on osa ongelmaa yrittää laittaa heille jonkinlainen kasvukausi; asiat eivät aina tapahdu jatkuvasti maapallolla.
Voimme kasvattaa timantteja laboratoriossa ja voimme simuloida olosuhteita siellä. Mutta on asioita, jotka meidän on tehtävä kasvattaaksesi timantteja laboratoriossa, jotka eivät ole selviä sen suhteen, miten se tapahtuu maapallolla. Laboratoriossa niitä tyypillisesti kasvatetaan, mutta katalyyttiä löytyy. Jotkut metallit lisätään usein timanttien kasvun aikaansaamiseksi, mutta näitä samoja katalyyttejä ei havaita maan ylemmän vaipan timanteissa.
Kuinka vanhat sitten timantit ovat?
Kaikki timantit, sikäli kuin tiedämme, ovat melko vanhoja maan päällä. Suurin osa timanttien muodostumisesta tapahtui luultavasti maapallolla historian parin ensimmäisen miljardin vuoden aikana. On löydetty nuorempia timanttiesiintymiä - itse kallio, Kimberlite, on ehkä vain kymmeniä satoja miljoonia vuosia vanha. Tapa, jolla ne timantteja timantoi, tarkastelee tyypillisesti timantissa olevien muiden mineraalien sulkeumia, jotka voivat olla radioaktiivisesti päivättyjä. Itse timantteja ei voida päivättää. Mutta jos mineraalien sulkemiset sisältävät tiettyjä elementtejä, kuten kaliumia, ja asioita, joita voidaan käyttää radioaktiivisessa treffijärjestelmässä, seuraamalla sisällyttämistä timantiin saat jonkinlaisen käsityksen itse timantin iästä. Ja nuo päivämäärät viittaavat aina siihen, että timantit ovat melko vanhoja. Ainakin satoja miljoonia vuosia vanhoja, mutta useimmissa tapauksissa miljardeja vuosia vanhoja, kaikkialla yhdestä kolmeen miljardiin vuoteen vanhoja, jolloin maa oli todennäköisesti kuumempi kuin nykyään ja olosuhteet olivat ehkä sopivimpia timanttikasvuun.
Kuinka vanha on kuuluisa Hope Diamond esillä Smithsonianin luonnontieteellisessä museossa?
Hope-timantti on vähintään miljardi vuotta vanha. Et näe alkuperäistä kiviä, joka kantoi timantteja pintaan, mutta he ovat löytäneet Intiasta kimberliittejä, joissa on todisteita timanteista. Nuo Kimberlitit ovat vähintään miljardin vuoden ikäisiä. Joten se viittaa siihen, että Intiasta löydetyt Hope-timantit ja vastaavat timantit tuotiin pintaan ainakin miljardia vuotta sitten ja ehkä kauemmin. Joten meillä on mukava sanoa, että Hope Diamond on vähintään miljardi vuotta vanha. Kun tarkastellaan useimpien muiden timanttien iän leviämistä, se on luultavasti paljon vanhempi.
Mikä tekee Hope Diamondista niin epätavallisen?
Sen koko ja väri tekevät siitä erittäin epätavallisen. Kun ajattelet timanttien louhinnan historiaa, on koskaan löydetty vain yksi timantti, joka on tuottanut tummansinisen timantin, jonka koko ja laatu ovat Hope Diamond. Se antaa sinulle käsityksen siitä, kuinka epätavallinen ja kuinka merkittävä se on. Olen jälleen kerran väittänyt, että se on yhtä merkittävä kuin luonnonhistoriallinen esine, kuin maapallon tuote, koska se on ihmisen leikattu jalokivi. Suurimman osan ajasta, kun ihmiset kirjoittavat Hope Diamondista, he alkavat sanalla "No, se löydettiin Intiasta". Osa asiasta, jonka yritän aina sanoa ihmisille, on, että tarina alkoi paljon aikaisemmin. Monet timantit eivät koskaan pääse tähän pisteeseen, koska he eivät vain selvinneet kaikista näistä asioista, jotka piti tapahtua.
Toisessa osassa opitaan värillisistä timanteista, kuinka tutkijat kasvavat synteettisiä versioita laboratoriossa ja maailmanlaajuisista pyrkimyksistä hillitä konfliktitimanttien myyntiä. Löydä tämän kolmiosaisen sarjan viimeisessä erässä mielenkiintoiset tarinat Smithsonian-kokoelman takana.
