碳元素是怎么从结晶体变成闪闪发光的钻石的？

有人说钻石代表永恒，可你知道它是如何形成的吗？实际上，无论是通过何种方式，毫无疑问都需要很长的时间周期，才得以让一大块碳结晶变成闪闪发光的钻石。科学家们在高温高压的实验环境中，重建了咸金刚石矿床，确认地球正在将海洋压成咸的钻石，当地幔破坏古老的海底矿物之时，许多钻石也正在地球上形成。

大陆板块下研磨时形成的钻石

长时间以来，科学家们一直难以揭开钻石的天然制造过程之谜，其中深受大部分人认同的理论是：在构造俯冲带的条件下，海洋板块的一部分因为受到了大陆板块下的研磨，而后导致了许多钻石的形成。海底的所有矿物质和海洋板块，在这个过程中都潜入了数百英里的地幔中，在这里，有高压和高温的特殊环境，它们就是这样缓慢地结晶。最终，被称为金伯利岩的火山岩浆和这些晶体混合在一起，然后，形成的钻石形态冲击了地球表面。

数千万亿钻石藏在地球深处

被人们用来表达爱意的特殊矿物质- 钻石，或许并不像大家以为的那么特别。早前就有研究表明，在地球的内部深处，充满了数千万亿的钻石，数量达到了之前预计的1000倍。只是，因为它们位于地表下方约145到240公里的克拉通“根部”，并且呈现为大块的岩石，我们并不能达到此处。这些闪闪发光的藏匿物，正是科学家们通过观察地下的地震波所发现，根据这些振动的规律会因为所撞击岩石的成分、温度和密度而发生改变，才得以记录下这些构建地球的、却无法到达的内部图像。通过地震活动的记录，创建了一个三维模型，将穿过地球主要克拉通的地震波速度都记录下来，然后从各种组合中创建“虚拟岩石”。

通过计算地震波穿过它们的速度发现，有1％至2％的克拉通根由钻石组成，而其余部分，则主要由橄榄岩组成地球上地幔中的岩石，和来自海洋地壳的一点榴辉岩。当波浪穿过地球，钻石将比其他不那么僵硬的岩石或矿物更快地传播它们。科学家们发现大部分数据最好用钻石解释，但是，由于很难直接对这些区域进行采样，所以尚不能肯定地说。

钻石的海洋起源有了新证据

之所以这种理论更流行，是因为可以在海洋矿物质中找到支撑点。比如，这些矿物质会产生蓝色宝石，它们拥有自己标志性的色调，并且是地球上最深、最稀有和最昂贵的钻石类型，正是因为其本身价值，导致了科学家们难以对其进行研究。

5月29日，一项新的研究在“科学进步”上发表，科学家们的新研究结果，为钻石的海洋起源提供了新证据。在这个科研项目中，科学家们选用了更常见的一类石头中的沉积物作为实验对象，即纤维状钻石。这种类型的钻石和平时婚礼中用到的有所不同，这种纤维状钻石，其中含有少量钾、盐和其他物质，对于那些珠宝商而言，它们的价值相对而言较低。

但是，对于科学家们而言却反而更有价值，可以揭露其“地下血统”。之前就有一种理论认为，钻石内的盐分是来自海洋水，但一直没有办法进行测试。可能是因为并没有相同的活泼环，才有了数十亿年前的突变岩石，它们暴露在地球深层地幔的压力和灼热温度的许多生命周期。

非古老起源下的高温高压反应

科学家们在没有追溯真实钻石的古老起源情况下，试图在实验室中重新创造这一系列的反应，当海底矿物质侵入地幔，发生了超高压反应。并且，研究人员将海洋沉积物样品放入了一个特定容器，在这个容器中，还含有一种被称为橄榄岩的火山岩（广泛存在于钻石被认为形成的深处）。而后，科学家们模仿了地幔中的那些，将混合物暴露在强烈的高热和压力条件下。通过实验发现，当混合物达到一定的承受力和温度之时：当混合物处在4-6千兆帕斯卡（海平面平均大气压的 40,000至60,000倍）和温度在1,500至2000华氏度（800至1,100摄氏度）的时候，所形成的盐晶体和纤维钻石几乎具有相同的特性。简而言之，旧的海床滑入地幔深坩埚所导致的撞击力，成为了钻石形成的完美自然条件。因为，由纯碳制成宝石钻石，不包括任何沉积物沉积物，也可以这种方式生成。

钻石的生长还离不开某些咸液

对于钻石的生长而言，除了之前提到的自然条件以外，在其周围还需要存在某种咸液，并且，科学家们已经确认，海洋沉积物是符合该要求的。在火山爆发期间，钻石通常会在地球表面赶上这趟便车。与此同时，通过相同的实验，也产生了对金伯利岩形成起到关键作用的矿物。所以，你戴在手上的钻石，可能真的正是古代海洋历史。被称为金伯利岩的岩浆，是地球上所有岩浆最深的起源。尽管金伯利岩的晶体密集 ，有时还含有钻石 ，但它们却相当迅速地向上升起。产生金伯利岩的矿物质最初含有溶解的化合物，如二氧化碳。然而，这些岩浆后来在地幔中吸收二氧化硅负载的矿物质，这会降低它们与二氧化碳的连接程度，从而迫使它排出。这让岩浆的密度降低了，导致金伯利岩浮力足以快速上升，含金刚石的岩浆显然会通过放弃重量，迅速从地球深处升到地球表面。如果，这样的宝石对你来说太过昂贵，请不要失落。因为，你还可以带上金戒指，或铂金的戒指，便可以带着这个星球的极端过去。有新的研究结果表示，人们日常所佩戴的这些珠宝中有微量的闪亮矿物质，而它们则可能起源于史诗的中子星碰撞事件，而这样的碰撞，实际上是在46亿年之前的太阳系上肆虐。

多大力气也不可以，钻石还需要别的好多成分。

千瓦电机，而且下线用手摸，不用眼观，被同事们赠名“神眼”。于此同时，他被破格半年转正，这在电气车间尚属首例。89年，他又荣获“地区劳模”，当时厂里仅有两人获此荣誉。

现在上班了，从工作中我感受到碳变成钻石所承受的那份压力，对一个人的成材是多么重要!大雪压青松，青松挺且直。只要勇于承受压力，你就会看到光明的未来。

在2300℃、15到18个大气压的高温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石。

温度和压力仍是制造晶体的两项关键因素，其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造钻石，水压提供高压，电力产生高温，使碳围绕着直径为 1 毫米,由天然钻石制成的籽晶而形成晶体。

记得在一本杂志上看过：一位化学老师给学生们讲碳的性能，说碳不光用于烧火，给它加温加压，到一定程度，它会变成石墨。如果继续加温加压，再到一定程度，它会变成钻石，但需承受勾践卧薪尝胆那样大的压力。

现在上班了，从工作中我感受到碳变成钻石所承受的那份压力，对一个人的成材是多么重要!大雪压青松，青松挺且直。只要勇于承受压力，你就会看到光明的未来。

我有一位同学，他87年在某电力部上班，当时才18岁。电气主任问他：“文化程度？”“高中毕业。”就扔给他一台小电机，甩给他一本电工书，交待自己捉摸去，电机要绕好接好试好。面对这一切，他当时倍感孤独无助、身压重担。他迫使自己钻入枯燥无味的书海中，看容量、查线径，找模具、绕线圈、下线接线整形灌漆烘拷，净等一试就可交工。谁知万事有踖跎，线接错了，烧了一相。这对初来乍到的他说，更是压上加压，他愧疚地拆线，重绕。那台电机，他一个人花了一个多月的时间，才把它圆满搞定。

在学电机自动控制回路中，电气主任又丢给他一块小黑板，让他自己摸索画电气控制图：单回路控制、自动往返控制、星形启动、三角形启动等。还让他根据电机的容量选接触器、空开、热继电器以及线径。他就是这样在主任强行压力的驱使下，一步步走向成熟。终于在电工比武考试中，他喜得榜首，尤其突出的是，他仅用8个小时，就绕好一个185

千瓦电机，而且下线用手摸，不用眼观，被同事们赠名“神眼”。于此同时，他被破格半年转正，这在电气车间尚属首例。89年，他又荣获“地区劳模”，当时厂里仅有两人获此荣誉。

他由仪表班长——车间副主任——科室电气技术员——车间正主任，短短八年时间内，他一直给自己加压打气，不松懈，一块碳就这样艰难地被挤压成一枚璀璨耀眼的钻石!

现在，他又给下属同事加担子，他要让他们像自己一样，在磨炼中飞速成长，尽快撑起电气自控之重担。我敬慕之余，

也偷偷把自己看作社会中的一小块“碳”，尤其在我面对压力的时候，他成材的掠影就会晃在眼前，顿时我又信心百倍。虽然我不一定能成为“钻石”，但我努力行在成为“钻石”的路上。

钻石的主要成分是金刚石，煤炭的主要成分是石墨，而金刚石和石墨的成分都是碳。所以才会说钻石是从煤炭中取出来的。

石墨内部的碳原子呈层状排列，一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连，碳与碳组成了六边形的环状，无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，而层内三个碳原子联系很牢，因此受力后层间就很容易滑动，这就是石墨很软能写字的原因。

金刚石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列，一个碳原子周围有4个碳原子相连，因此在三维空间形成了一个骨架状，这种结构在各个方向联系力均匀，联结力很强，因此使金刚石具有高硬度的特性。

石墨和金刚石的硬度差别如此之大，但人们还是希望能用人工合成方法来获取金刚石，因为自然界中石墨(碳)藏量是很丰富的。但是要使石墨中的碳变成金刚石那样排列的碳，不是那么容易的。十八世纪后期，人们就开始寻找合成的途径，直至本世纪中叶。1938年学者罗西尼通过热力学计算，奠定了合成金刚石的理论基础，算出要使石墨变成金刚石，至少要在15000个大气压、摄氏1500度的高温条件下才可以，到50-60年代建成了能达到上述条件的仪器装置。石墨在5-6万大气压（（5-6）×103MPa）及摄氏1000至2000度高温下，再用金属铁、钴、镍等做催化剂，可使石墨转变成金刚石。

大家常说“钻石代表永恒”，这句话的由来其实跟钻石的形成过程是有一定的关系的。因为钻石的形成过程是需要非常久的时间的，而且产量非常少，形成也十分偶然。还没有办法进行人工的合成，只能通过时间的锤炼慢慢形成。这些也是造成钻石价格昂贵，以及大家都喜欢用钻石来表明真心的原因。

这么多年来，有非常多的科学家试图证明钻石的形成过程。但是到目前为止，还是没有一个完全确切的研究结果。不过现在有几个被大家认可的主流说法，其中一个就是海洋板块的一部分与大陆版块相互撞击、摩擦，在俯冲带的构造条件下，形成了这许许多多的钻石。在这个过程中，海底有很多的矿物质以及海底的版块会进入到很深很深的海底里去。海底的高压是不容小觑的，这些沉到海底的矿物质以及版块将会待在这里缓慢地进行结晶。最终，海底的火山岩浆会吞没这些结晶，两者糅合，然后，以钻石的形态冲击出地球的表面。

虽然现在钻石因为数量稀少而珍贵，但是据科学家们的研究结果表明，其实现在地球的内部深处，数量比大家预计的还要多出很多，只是因为这里深及地球深处，人们现在还没有能力可以到达，自然也没有能力可以进行钻石矿的开采。不过现在科学在进步，可能某一天我们将会有能力把孩子这些钻石都开采出来，也有可能在此之前，已经可以进行人工的合成，钻石的价格将不会再如此昂贵。

按照这种说法，我们今天戴在手上、脖子上的，确实是来自古代海洋的历史。不过因为这只是其中一个比较主流的说法，还有很多其他的说法，希望我们有一天可以全部都得到验证。