Z6尊龙凯时图灵的宝库——钻石的形成和开采
栏目:行业资讯 发布时间:2023-12-17
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 Z6尊龙凯时钻石恒久远·一颗永流传,好吧,这句话又来了,其实这句话看起来简单,实际上却讲到了钻石的最大的性质特点——硬度高,所以很难被磨损。还有它的其中一个形成因素——漫长的时间。可能很多人都有一些疑问,钻石成分是C,单一的C元素,那为什么它会这么硬?还有钻石为什么需要这么久的时间来形成?我们这边文章就要和大家来分享到底钻石是怎么形成的,开采的方法和过程又是什么样的?  人们只知道钻石的稀有,

  Z6尊龙凯时钻石恒久远·一颗永流传,好吧,这句话又来了,其实这句话看起来简单,实际上却讲到了钻石的最大的性质特点——硬度高,所以很难被磨损。还有它的其中一个形成因素——漫长的时间。可能很多人都有一些疑问,钻石成分是C,单一的C元素,那为什么它会这么硬?还有钻石为什么需要这么久的时间来形成?我们这边文章就要和大家来分享到底钻石是怎么形成的,开采的方法和过程又是什么样的?

  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。

  也就是说,钻石的成分直到这个时候才有了基本的猜测,而大家知道石墨也是C元素形成的,但为什么和钻石完全不一样呢?

  我们可以看到,钻石的c原子是四面体形状链接的,而石墨是层状结构链接,所以完全不同(当然这是属于材料学研究的范畴,我们这里简单说说就好了,不要深究,大神们别喷)那么这些碳是哪里来的呢?

  这个问题可能很简单,有人说来自于地下啊,到处都是,但其实这里有个事情很有意思,科学家对在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。

  那钻石是在火山中形成的么?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。也就是说钻石形成的地方按照地质学的条件来说的话是上地幔接近地表的位置。如下图

  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,如果算上钾钠钙的线%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。所以说,不要觉得地下的钻石特别多,在钻石形成的位置来说,碳是非常少的哦。

  关于碳的来源有两个公认的说法,第一,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。而目前发现的最早形成的钻石是46亿年前(地球还没形成),最年轻的一颗是7000万年前形成的,所以戴在各位姑娘手上的钻石可以说是见证了宇宙和地球的形成过程哦。而大量钻石形成的时间是在33亿年左右!

  2、超高压——4.5到6GpaZ6尊龙凯时,就是4.5万到6万个大气压的压力,相当于艾弗尔铁塔倒过来放在手心上,手所承受的压力

  5、来到地表的方式是通过火山喷发,人类目前还达不到地幔的位置,只能靠火山喷发来得到钻石

  所以说,钻石的形成是非常困难的,这些条件缺一不可,大家一定要好好珍惜手中的钻石哦。

  我们知道钻石的形成是非常困难的,那么在形成之后,我们去开采钻石就很简单了么?其实困难度也很高,我们来了解一下钻石的开采。

  了解过矿物开采的朋友们应该听说过矿产分为次生矿和原生矿,钻石矿也一样。钻石的原生矿主要来自于金伯利岩(上一篇文章有介绍过金伯利岩的名字由来)、钾镁煌斑岩(同样介绍过来自哪里)。

  金伯利岩到底在哪里呢,这个问题也是困扰了地质学家很多年的问题,直到后来在南非金伯利小镇发现了含有金刚石的金伯利岩,人们才意识到原来钻石就来自于金伯利岩,而金伯利岩大部分就存在于远古火山留下的岩筒中和周边位置。如下图:

  而钾镁煌斑岩在1979年发现于西澳大利亚地区,同时在里面发现了金刚石的存在,这个发现打破了2百多年金伯利岩的垄断,人们又将目光转移到了寻找钾镁煌斑岩上,进一步促进了钻石矿床的发现。

  除了这两种原生矿以外,在印度、巴西、安哥拉Z6尊龙凯时、博茨瓦纳、等地方发现的钻石都是次生矿,也就是通过水流把金刚石矿带离了原来的位置,在河流的沿岸和下游沉积下来形成了矿床,这个叫次生矿。

  知道这些矿产的情况之后,我们就可以开采了么?不,我们需要找到钻石矿床先,这个过程也是非常困难的,举个例子来说:

  例如博茨瓦纳的“欧拉”原生矿床,耗资3200万美元,历经12年的奋斗才被挖掘出。

  再看近几年,在加拿大西北部发现的金刚石原生矿床,则是经历了几代地质学家的艰苦努力,耗资几亿美元才找到的。所以钻矿的开采是人力和财力的巨大投入。

  在西伯利亚地区的冻土层上发现了一个金刚石矿,所以苏联人就去开采这个钻矿,通过几十年的建设和开采,如今这个钻矿被开采殆尽。但巨大的钻石坑却留在了原地,甚至为其工作的人员在旁边建设的小城也都被废弃,这个钻石矿叫“和平”。

  和平钻矿直径1600米,深533米,面积大不说,还深,和我们的长城以及埃及的金字塔一样,宇航员在空间站中可以直接用肉眼观察到。(太大了)而且它的上空属于禁飞区,因为会形成下沉气流导致直升飞机坠毁。而且大家可以想象一下西伯利亚地区的环境,那里最冷的时候达到零下50-60度,这样的严寒下钢铁都会被冻坏掉Z6尊龙凯时,开采难度可想而知。

  而且大家可以看到旁边的小城,这个小城的规模和钻矿基本相近,里面工作的人员全部都是为钻矿工作的人员,当然后来被废弃了。

  上图中的一圈圈的纹路其实是采矿的矿车进出的道路,据说从矿外开到矿底,装满矿石再开回去需要整整一周的时间,可想而知消耗的人力物力资源有多少。那这辆车也很有名堂,它是世界上最大的卡车了,一车可以装25吨矿石哦,车长13.36米,宽7.78米和高5.65米。

  这是第一种开采方法,开采成本和风险大家也能感觉到了,并不是想象的那么简单和随意。

  这个方法其实很常见,我就不多描述了,就是先沿着岩筒(火山口下方的通道)向下挖掘,再向两边挖洞去寻找金伯利岩来开采钻矿。大家一定知道这种方式,大部分矿产都是这样开采的。

  那么这种开采方法的风险和成本也是很高的,我们经常听说矿难的发生,还有这样开采的时候的成本也是很高的,所以第二种方法也不简单。

  这种就是针对于次生矿的开采方法了,大家一定听说过非洲开采钻石的工人的辛苦和困难,所以说这种开采方法非常消耗人力资源,而且是只能靠人力来开采。在非洲的一些国家,当地的居民就是靠在钻矿中工作来维生,比如博茨瓦纳、、埃塞俄比亚等等。

  上图就是淘钻工人的淘钻方法,在水中将矿里的泥沙筛选,因为钻石的密度高,它会出现在圆形筛子的中心位置,矿工就依靠自己的眼力和经验在泥沙中找出珍贵的钻石,很多矿工工作一天甚至好几天都不一定能找到一颗钻石。而他们是没有基本工资这个说法的,所以,没有钻石就没有收入,而找到了大钻的话,是真的可以发家致富的。这也是当地人不断加入淘钻大军的原因了。

  这种方式在以前法制不健全的时期是非常血腥的,经典电影《血钻》讲的就是这些故事,现在来说对矿工的保护和收入已经有了一定的保障,但是依然不够,所以说剥削是无处不在的。大家别以为钻石是那么容易得到了,反正叫我去淘钻石我是不会去的。

  同样也是次生矿开采,因为水流将钻石带入下游沉积起来,甚至有一些被沉积到了海中,这样就只能通过船只来到海面上,将一个管子伸到海底,把泥沙吸出来后筛选钻石。

  这样的开采方式必然会面临海面上的风暴、海啸等等自然因素,而且这种开采的船只的造价和运营成本都非常的高,还需要配备直升机来运送钻石,因为这艘船是常年在海面上工作的,这样的成本也是非常高的了。

  以上四种开采方法就是目前主流的开采方法,每一种都要消耗大量的人力物力资源,而且据统计,平均得到一克拉钻石原石(是原石毛坯,而且是钻石不是金刚石)需要开采250吨的矿石。当然这个数据是非洲开采的平均数据,在澳大利亚和加拿大会少一些,但也少不了太多。