南非钻石中发现的来自地幔的神秘矿物

Bjoern Wylezich/Shutterstock）

钻石中的一粒岩石含有一种从未发现过的矿物。

和新发现的物质可以揭示在地幔深处展开的不寻常的化学反应，地幔是位于行星外壳和外核之间的地球层。

科学家在南非的一个火山遗址被称为科菲方丹管（Koffiefontein pipe）出土了这种矿物。闪亮的钻石点缀着管道周围的黑色火成岩，而钻石本身也含有地球表面下数百英里处的其他微量矿物。在其中一块闪闪发光的石头里，科学家们发现了一种深绿色不透明的矿物，他们估计这种矿物是在地下105英里（170公里）处锻造而成的。

他们将新发现的矿物命名为“goldschmidtite”，以纪念著名的地球化学家Victor Moritz Goldschmidt，发表于9月1日的《美国矿物学家》杂志上，

是一种新发现的矿物，名为goldschmidtite，是从南非钻石中提取出来的。（尼科尔·迈耶/阿尔伯塔大学）

根据国家地理，整个地幔厚度约为1802英里（2900公里），这使得科学家们很难研究该层最下面的区域。上地幔强烈的压力和热量将不起眼的碳沉积转化为闪闪发光的钻石；岩石在其结构中捕获其他地幔矿物，并可通过地下火山喷发推送到行星表面。通过分析钻石中的矿物包裹体，科学家们可以窥视发生在地壳深处的化学过程。

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研究作者指出，对于地幔矿物来说，金施密特岩具有特殊的化学成分。

“goldschmidtite研究合著者、加拿大阿尔伯塔大学博士生妮可·迈耶在一份声明中说：“高浓度的铌、钾以及稀土元素镧和铈，而地幔的其余部分则主要是镁和铁等其他元素。”。她说，钾和铌构成了大部分矿物，这意味着相对稀有的元素聚集在一起，形成了这种不寻常的物质，尽管附近的其他元素更为丰富。

“Goldschmidtite对于钻石捕获的包裹体来说是非常罕见的，它为我们提供了在钻石形成过程中影响大陆深根的流体过程的快照，”Meyer的联合主管、地幔地球化学家Graham Pearson在声明中说。这种奇特的矿物现在位于多伦多安大略皇家博物馆，迈耶在一封电子邮件中告诉现场科学。

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最初发表在现场科学上。

20世界人类对自然的探索可以分为两个比较大的方向，上天和入地，上天说的是人类的飞天梦想，我们想探索未知的星空，想去往深邃的宇宙空间；

入地说的是，我们脚底下的地球，我们想看下它里面有什么，虽然我们生活在地球上，但是我们对自己星球的内部一点都不了解，原因是我们下不去，也看不到。

因此在上世纪的冷战期间，美国和苏联就在这两大方向上展开了竞争，太空竞争我们比较熟悉，以1969年美国将人类送上月球取得全面胜利而结束。

入地竞争相对来说就没有天空竞争这么激烈了，也不怎么为人所知，因为入地要比登天更加困难，虽然两个国家都制定了非常雄伟的向地球深处钻探的计划，但最终取得的成绩都不那么如人意。

最为被后世记住的就是苏联从1970年开始花费了24年，在北极圈深处的科拉半岛打出了人类历史上最深的钻孔总深度为12226米，堪称人类入地的壮举。

而美国也曾向地球深处进发，甚至计划要钻透地壳，直达地幔并取出地壳和地幔连接处的样本，但这个计划现在已经被大多数人遗忘。

虽然这两项计划都没有完成最初制定的目标，也可以说都以失败告终，但这两次向地球深处的钻探，让我们对地球内部有了更深刻的理解。

下面我们就看下这两项人类的“入地壮举”。

科拉钻孔

在北极圈深处的科拉半岛上，这里有大片的森林、有湖泊，地面常被积雪覆盖，被薄雾笼罩，是一个人迹罕至的地方。

但在美丽的自然风光中，矗立着一个已经废弃的前苏联科学研究站，在破败不堪、摇摇欲坠的建筑中间，有一个厚重的已经布满锈迹的金属管道镶嵌在混凝土地板上。

曾经有人说这是地狱的入口，从里面听到了来自地狱的声音，这就是前苏联的科拉超深钻孔，是地球上最深的人造钻孔，深度大约12公里。

但是这个深度对于地球来说就像是被蹭破了一层皮，最多只有地壳厚度的1/3，我们知道地球的结构像是一个洋葱，一层一层的，有地壳、地幔和外核、内核构成。

其中就外面的一层地壳就让人类头疼，因为它太厚了。地球的地壳有这么一个特点，它并不是每处的厚度都是一样的，在高原地区地壳厚度能达到70公里，在海底深处地壳厚度最薄只有16公里。

平均来说陆地上地壳的厚度在30到50公里，而前苏联选择钻孔的位置，地壳厚度应该在40公里左右。

那为什么苏联不选择在地壳薄的地方往下钻呢？

其实一直以来人们都有一个误解，说苏联想挖穿地球，其实人家一直以来就没这么想过，苏联的科学家多聪明啊，它们能不知道地球的半径是多少，不知道自己的实力几斤几两？

科拉钻孔最初设计的深度就只有15公里，目的也不是挖穿地球，只是想通过钻探了解地球构造、以及地球地质的演化历史。

科拉钻孔在1970年开始实施，总共进行的24年，1983年也就是13年的时间就钻到了12公里的距离，最后的0262公里花费了7年的时间。

最终钻孔深度12262公里，距离设计目标15公里只差了两公里多，为什么不往下钻了？

原因有两点，资金问题，这项工程没有任何实际的效益，完全是在烧钱，能坚持24年已经不错了。1994年苏联已经没有了，所以这项工程也无法进行下去。

最重要的是，在往下钻太过艰难，12公里以下的深度温度已经达到了120摄氏度，钻探造成了高温对砖头磨损非常严重，而且 在12公里以下的岩层已经表现得非常像流体了，钻孔孔壁无法稳定，就会塌孔，也就是说钻好的孔会自行闭合。

因此科拉钻孔就这样彻底封孔了。

莫霍项目

莫霍项目是美国在1960年进行的钻探计划，该计划的目的是想达到莫霍不连续面，从中取出物质样本。

莫霍不连续面就是地壳与地幔的连接处，根据地震波数据人们发现在这个层面上地震波的速度发生了变化，因此人们认为地壳到这里接触，在往下就是地幔。

可以看出美国的莫霍项目要比苏联的科拉钻孔目标更远大，这项计划在1957年3月被提出，如果成功的话，将会为人类提供关于地球年龄、组成和内部结构变化过程的宝贵信息。

如果想从陆地钻到地幔是不切实际的想法，所以科学家计划从地壳相对较薄的地方，也就是海底往下钻探，钻孔位置选在了墨西哥瓜达卢佩岛附近的海域上。

海洋钻探还有一个优势，海底样本不受大气和表面活动的影响，比陆地样本更能提供长期地质活动的证据。

莫霍项目包括三个阶段，实验钻井计划、钻井平台程序设计、最后钻到莫霍面。

1961年进行了第一阶段的实验钻探，钻井船在墨西哥瓜达卢佩海域进行了一系列钻探，在3600米深的海底打了5个钻洞，最深的一个洞只有183米，取出的样本有中新世时代的沉积物，有玄武岩。

但是在进行第二阶段的时候，也就是选择钻井技术、以及设计钻井平台的时候，这项计划被叫停了，原因是预算自己的失控，但更重要的是美国比较务实，因为在60年代的时候，有非常重要的航天事业要发展。

虽然莫霍项目没有进行下去，但它表明了深海钻探是获取地质样本的一种可行手段，也促进了海洋钻探事业的发展。

因为当时在全球的海洋上还没有一家石油钻井平台，莫霍尔项目虽然进行了一半，但是它发展出了新的海洋钻探技术，比如动态定位，它可以让钻井船保持在稳定的位置上；

当时在进行第一阶段的实验钻探的时候，科学家在钻井船的四周安装了四台发动机，以保证钻井船可以稳定在钻孔的上方。

后来很多的石油公司看到了海洋钻探的潜力，这就是莫霍项目留给后世最宝贵的经验。

苏联的科拉钻孔达到了12公里，挖出了很多地质样本，发现了非常多的生物化石，例如6公里处发现的生物化石有27亿年的历史，让我们对地球生物的演化有了更多了解。

你好：

地球内部由地核、地幔、地壳三部分构成，其物质组成情况如下：

1、地核(core)：主要由铁金属组成，含有少量镍与微量其他元素。占有整个地球16%的体积和32%的质量，平均密度为1078。

2、地函(mantle)：环绕地核的中间层，由密度中等的岩石物质组成。占有整个地球82%的体积和68%的质量。

2、地幔（Mantle）：地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约2865公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。基性岩、超基性岩（ultrabasic rock）二辉橄榄岩、以及金伯利岩等都具有共同的高铁、镁特征，剩余的为难熔的阿尔卑斯型橄榄岩。由3份阿尔卑斯型橄榄岩（橄榄石79％、斜方辉石20%和尖晶石1％）和一份夏威夷型拉斑玄武岩组成。

3、地壳(crust)：密度最低的薄层外壳，可分为大陆地壳与海洋地壳。

所以，地球内部有与钻石、水晶结构一样的晶体，但没有与钻石、水晶同类物质组成的晶体。

回答完毕，希望能帮助到你，谢谢。

新华社北京6月8日电 钻石美丽且稀有，人们一直在 探索 这种宝贵石头的形成机制。美国《科学进展》杂志近日刊载的一项研究显示，人们发现的大多数钻石可能都是由深埋在地壳下的古老海床形成。

钻石是在火山喷发等地质活动中被带到地表的。地幔中的高温高压使碳元素结晶形成钻石，偶尔会将周围的尘埃或液体杂质包裹进去。包裹杂质的钻石通常含有少量的钠、钾和其他能揭示其形成环境信息的矿物质。

澳大利亚麦考里大学和德国约翰内斯·古滕贝格大学等机构的研究人员推测，在钻石生长的过程中，需要某种含盐的液体存在。要实现这个过程，一块大的海底板块需要俯冲到地表以下200公里，海洋沉积物才能在高温高压的环境下形成钻石的一部分。

为了验证这一想法，研究人员将海洋沉积物样品和地幔中常见的岩石——橄榄岩放在同一容器里，然后通过调高压力和热量来模拟不同深度的地幔条件，让样本之间充分反应。

结果发现，在相当于地表下120至180公里处的压力和温度条件下，即4至6吉帕斯卡的压力和800到1100摄氏度的温度，样本所形成的化学物质与钻石中的液体杂质具有相似的钾钠比例。

研究人员表示，这项研究证明了大洋板块和大陆板块的俯冲带的海洋沉积物循环影响了钻石的形成，人们发现的大多数钻石很可能是由深埋在地壳下的古老海床形成的。

澳大利亚科学家最近研究发现，地球上最深和最抢手的钻石，即超稀有的“超深大陆钻石”，竟然是由古生物体在距离地表超过400公里的地幔深处高温高压环境中形成的，然后在火山猛烈的喷发中被释放出来。

天然钻石都是在地幔的不同层面上形成的。

据报道，钻石完全由碳原子组成，排列成密集的晶格，是地球上最硬的材料。澳大利亚的研究人员揭示，超稀有的"超深大陆钻石"的碳同位素水平表明，它们是由有机物质形成的。

大多数天然钻石在地球地幔巨大的高压和超过2700华氏度的温度中形成，深度约为100英里（150公里）。

"超深大陆钻石"在地球表面以下超400公里的地方形成。

"超深大陆钻石"则在地球表面以下超过250英里（400公里）的地方形成。

论文作者、澳大利亚科廷大学的李正祥（音译）教授表示，这项研究不仅有助于了解地球的碳循环，而且有可能通过追踪地幔羽流和超级羽流的过去位置，揭开地球动态 历史 的更多秘密。

据悉，天然钻石主要有三种类型，即岩石圈钻石、海洋钻石和超稀有的“超深大陆”钻石。

在大约80至125英里（130至200公里）深度形成的岩石圈钻石最常见的，占所有开采的钻石的99%。

三种类型钻石都是在地幔的不同层面上形成的，其中有机和无机碳的混合物各不相同，这可以通过称为δ13C（delta carbon thirteen）的碳同位素特征的变化来确定。

著名的“希望钻石”，很可能是“超深大陆”钻石。

由有机碳形成的钻石表明它们来自于古生物体，因为有机碳化合物是在生物体中产生的。

以往的研究已经表明，海洋钻石中的δ13C水平显示了其有机来源。

研究人员表示，“超深大陆”钻石含有"令人惊讶 "的δ13C，比海洋钻石的含量大很多。

莱索托Letseng矿的CLIPPIR粗金刚石示例。一项新的研究发现，世界上最大、最有价值的钻石

可能诞生在位于地球深处的液态金属口袋里。

这一发现表明，液态金属口袋遍布地球的地幔层，在地球的地壳和研究人员说，地核可能在地球内部和地表之间生命周期的关键碳元素和其他元素中起着关键作用。

一般来说，钻石形成于地幔热岩深处，随着火山喷发上升到地表。迄今为止发现的最大的宝石级钻石是库利南钻石，1905年在南非出土。这颗重达310675克拉的钻石后来被切割成几块抛光的钻石，最初重137磅（62135克），长约386英寸（98厘米）。[险恶的火花画廊：13颗神秘和被诅咒的宝石]

先前的研究发现，世界上最大的宝石级钻石不仅在尺寸上，而且在成分和结构上都从较小的宝石中脱颖而出。

“它们内部几乎没有包裹物——也就是说，不是钻石的材料，纽约美国宝石学研究所的地质学家埃文·史密斯说它们也是相对纯净的，这意味着大多数钻石都是由碳原子组成的，不像其他很多钻石，这些钻石到处都含有氮原子来代替碳原子。

此外，当最大的钻石处于粗糙、未抛光状态时，“它们的形状是不规则的，史密斯对《生活科学》杂志说：“就像一根棒棒糖在别人嘴里放了一段时间，而不是人们经常想到的那种漂亮、对称的钻石晶体，这些差异导致科学家们推测，大钻石的形成方式可能与较小、更常见的钻石不同。”。不过，史密斯说，世界上最大的宝石级钻石“价值太高，很难获得用于研究的钻石”。他解释说，这阻碍了可能解开这些大型宝石起源之谜的研究，

是克利普尔钻石中金属包裹体的特写镜头。包裹体表面呈反光/银色，周围有一个黑色的、含石墨的减压裂纹。（埃文·史密斯）

现在，史密斯和他的同事已经分析了42件这种珠宝的成品标本，每件都借给研究人员几个小时。此外，科学家还检查了两个未完成的样本和九个所谓的“Office”，这些碎片是在一个宝石的小面被切割和抛光后留下的。这是“KdSPE”“KDSPs”“KdSPE”“KDSPs”。研究人员检测到这些样本中捕获的微小金属颗粒。研究合著者、华盛顿卡内基科学研究所（Carnegie Institute for Science）的地球化学家史蒂文·雪利（Steven Shirey）说，这些包裹体由铁、镍、碳和硫的凝固混合物组成，这种混合物在普通钻石中从未见过。科学家们还在这些包裹体和研究人员说，包裹钻石的

这些金属颗粒是大质量钻石可能有不寻常来源的证据。这些金属包裹体的化学性质表明，大钻石是从金属液体中结晶出来的。相比之下，其他的钻石可能是从一种含有碳、氧和氢的化学汤中生长出来的，史密斯说，

研究人员检测的一些样品也含有硅矿物包裹体，这些包裹体是在极深的高压下形成的，科学家说。研究人员估计，大钻石是“超深”宝石，可能形成于约254至410英里（410至660公里）的深度。相比之下，先前的研究表明大多数其他宝石钻石形成于93到124英里的深度史密斯说：

这些发现提供了直接证据，证明了长期以来怀疑的、理论上预测的地球地幔化学反应，这些反应产生了金属铁镍合金的口袋。相比之下，地球地幔中的大部分铁和镍通常与氧或其他化学物质结合，他解释说，

虽然大钻石和更常见的钻石有时会在一起发现，但这并不意味着它们是一起形成的，雪莉告诉《生活科学》。相反，同样的岩浆向上流动，把大钻石带到地表，也会把在较浅深度形成的较小钻石拖上来，史密斯说，

这些发现不应被认为是“地球地幔深处存在液态金属海洋”。液态金属可能只出现在口袋里，“如果我猜的话，可能只有拳头那么大，布满整个地幔，”他补充道，

“这种金属铁不多，只占地幔的1%左右，”史密斯说尽管如此，它改变了我们思考地球深处的方式，因为碳等元素在金属铁中溶解得很好。这意味着这种金属的存在会影响碳、氮和氢从地球深处到地表，从地幔到我们居住的地方的循环。

未来的研究可以调查这些大钻石或其边角料中的其他元素，以及其中的同位素，史密斯说，

可能有助于揭示这种金属的起源。他说：

科学家们今天（12月15日）在《科学》杂志的在线版上详细介绍了他们的发现。

是关于生命科学的原始文章。

一提到地球科学，大家可能会想到“实地考察”。特别是在研究岩石和地质的时候，有必要去山川和大海采集有趣的岩石，观察地层。

但是，在实地调查中，有些领域是无论如何也无法触及的。是“地球上的内容”。实际上，人类连挖掘地壳到达地幔的经验都没有。

尽管如此，我们还是经常能看到描绘地球内部情况的画面。书籍上写着“地幔是橄榄岩形成的”“岩心是铁制的”等。阐明这一事实的，是地球科学界的“椅子上的男人(guy in the chair)”，也就是以实验室为主战场的地球科学家们。

那么，如前所述，地壳的岩石比较容易得到，也被调查得很清楚。而且，大陆和海洋(下面)的地壳是不同的(大陆地壳和海洋地壳有明确的区别)。

这里需要注意的是“大陆”一词的使用方法。一般来说，字面意思是“大的陆地”，指欧亚大陆和北美大陆等。

在地球科学中，“大陆地壳”才是大陆，这未必与一般的“大陆”一致。也就是说，光看世界地图是无法知道大陆地壳和海洋地壳的分界的。

大陆地壳和海洋地壳完全是两回事。构成的岩石种类不同。另外，作为层的厚度不同。而且，古老程度也不同

大陆地壳主要由花岗岩构成，海洋地壳主要由玄武岩构成。虽然都是岩浆冷却凝固后形成的岩石，但岩浆的性质和冷却速度不同。花岗岩是由含水较多、温度较低(700 ~ 800 )的岩浆慢慢冷却凝固而形成的。玄武岩是由不怎么含水的高温(喷发时1200 左右)岩浆急剧冷却凝固而成。

构成岩石的不同，造成了大陆地壳和海洋地壳密度的不同。大陆地壳的密度为每立方厘米27克，海洋地壳的密度为30克。大陆地壳轻，海洋地壳重。

虽然与密度不同有关，但大陆地壳和海洋地壳的厚度有很大差异。海洋地壳在任何地方的厚度都差不多，约为6公里(相当于地球半径的约千分之一)。大陆地壳根据地点的不同厚度也有差异。粗略地说，高山下的大陆地壳很厚。平均是30公里左右。

综上所述，我们对地壳有了比较深入的了解。下面的地幔又如何呢？它隐藏在地壳之下，很难观察。

但是也有地幔露出地表的地方。板块之间的碰撞，让其向上翻腾。

所谓板块，就是覆盖地表的十几块坚硬的岩板。它区别于包括地壳和地幔的最上部，以及其下的一些具有流动性的区域。

各板块的运动方向各不相同，因此到处都在碰撞。碰撞的结果是，其中一个板块翻卷，构成该板块的地幔最上部露出地表。

在这种地方发现的地幔岩石被称为 橄榄岩 。这是以黄莺色(橄榄色)的美丽矿物(橄榄石)为主体的岩石。在可以观察到风化不严重的幌满岩体的地方，就可以找到这种黄莺色的岩石。

橄榄岩的密度是每立方厘米33克左右。地幔是由比地壳更重的岩石构成的。

地震波观测结果显示，地幔将延伸到地下2900公里。在板块碰撞地带露出的地幔深度最多只有100公里。能得到下面的物质吗

地幔深处的物质有可以获取的地方。

比如火山。喷出从地幔深处上升的岩浆的火山，有时会得到岩浆带来的地幔岩石。

岩浆是岩石熔化后形成的液体。地球内部有一部分岩石融化形成岩浆的地方。岩浆比周围的(未熔化的)岩石轻，受到浮力，浮到地表。实际上，地壳是地幔的一部分融化后在地表冷却凝固而成的，可以说地幔和地壳是父子关系。如果追根溯源，大陆地壳也是来自地幔的岩浆。

被挖掘成钻石矿的地方，也是地幔深处喷出的岩浆的通道。

众所周知，钻石是碳的结晶。在地球内部作为二氧化碳和甲烷存在的碳，在地球内部的高压力下被还原或氧化，形成钻石。需要多大的压力呢？相当于5万大气压以上——深度150公里以上。

钻石矿山相当于150公里深的地幔岩浆的通道。反过来说，在钻石矿山可以得到与钻石一起上升的深度超过150公里的地幔物质。

在这种程度的深度中，橄榄岩仍然是地幔的主要构成物质。

我们能得到比地幔更深处的物质吗？遗憾的是，在自然界得到的地球深处的岩石深度最多只有200公里。没有任何机制可以将更深的岩石运送到地表。

因此，地球科学家们不断进行着在实验室中合成在自然界无法获得的深度的地幔深部物质的挑战。

地幔内部的化学组成被认为大致均匀。从元素的角度来看，无论哪个深度都没有太大区别(很难认为特定的元素集中在特定的深度)。那么，如果把自然界得到的 橄榄岩 (橄榄石)放在地幔深部的温度和压力条件下，应该就能合成出那个深度的主要矿物。在这个想法的指导下，地球科学家开始了高压高温实验。

高压高温实验有各种各样的方法，共同点是碾碎样品(矿物等)，不同之处在于“用什么”碾碎。作为选择有煤气和金属等，根据目的的压力来区分使用。地幔底部(深度约2900公里)的压力为136万大气压，地球中心的压力为364万大气压。

实际上，通过高压高温实验，已经合成了地幔深部的物质。

对橄榄岩加压的话，在15万大气压下会变成不同的矿物(相变)。15万大气压是相当于地球内部深度410公里的压力。黄莺色橄榄石相变形成的矿物被称为 沃兹里艾特 ，呈深绿色。

如果对 沃兹里艾特 加压，会在18万大气压(相当于520公里深度)下发生相变。深绿色的 沃兹里艾特 变成了紫色的 林乌迪特 。

通过高压实验，可以确定地幔中的主要矿物会随着深度的变化而变化。当然，我想挑战更深的深度，但用金属加压的方法有限。如果施加太大的高压，金属本身就会变形，无法释放出更大的压力。即使是最坚硬的金属碳化钨，30万的大气压也是极限。

要理解地幔深部，需要更坚硬的物质。在那里被使用的，是钻石。

钻石是世界上最坚硬的物质。

通过使用diamond cell装置的实验，可知ringwoodite在下地幔的压力下(24万大气压以上)会分解成两种矿物(1974年)。这两种矿物是 桥石 和 二茂铁 。桥石是地球上最大量的矿物，据估算，全部加起来几乎占地球体积的一半。另外，与其他矿物相比非常坚硬，颜色呈浅茶色。

地震波观测的数据表明，地幔内部2600公里深处存在着某种层边界。虽然对层分界的形成原因一无所知，但一般认为一定是主要矿物发生了相变。验证这一猜想的方法只有一个——用金刚石单元装置，实现相当于2600公里深度的压力(120万大气压)，对桥接晶体加压。

科学家们终于在2002年成功将125个大气压施加到桥接晶体上。桥接晶体向另一种晶体相变的现象得到了确认。这项成果(Murakami et al， 2004)刊登在2004年春天的《科学》杂志封面上。

我们发现的地幔最下部(深度2600 ~ 2900公里的区域)的主要矿物被称为“后佩罗夫斯矿”。它的晶体结构非常清楚。由于云母一样的层状结构，具有容易传递电和热的特征。但是，这种晶体在释放压力后会损坏，所以不能从金刚石组件设备中取出来观察。因此，颜色还不太清楚。

虽然在此无法详细说明，但通过对地幔最下面的主要矿物的物理特征的明确，对地幔内部的温度分布、岩石地幔和金属岩心的相互作用的理解有了很大的进步。大家明白地球科学中高压实验的重要性了吗

使用金刚石细胞装置的高压实验成果不仅限于合成地幔的主要矿物。例如，它在解开地幔下面的内核之谜方面也发挥了很大的作用。我们的实验室在2010年成功实现了对地球中心施加压力(364万大气压)。不仅是地幔，有关地芯的重大发现也值得期待。

在人们的珠宝奢侈品中，钻石是指抛光钻石，也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成，是碳元素的一种晶体，硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物，密度为3。53(001)克/立方厘米，折射率为2。417，离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物，在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级，被称为宝石级钻石，在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后，称为裸钻，国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount，意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的，它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体，硬度为10，石墨属于六方晶体，硬度为1。它们具有不同的晶体结构，并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下，碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部，温度为900-1600℃，压力为(45-6)×109Pa，相当于地下130-200km的深度。理论上，只要满足条件，钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆，或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处，在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时，瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小，质量差，一般没有经济价值，不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望，钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域，其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩，以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下，次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷，残留在山坡、河流和海岸形成矿床，多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的，不像黄金等贵金属。21世纪以来，钻石价格一直保持稳定增长的趋势，逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助，做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬，不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面往往比钻石钝，但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面，就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎，它的外观通常是阶梯状的，而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质，没有任何东西可以标记它们。如果可以，那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石，其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状，反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察，真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点，而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝，因折射率和色散增加，容易误入，但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制，硬度相近，但折射率低且有双折射现象，放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳，就像钻石一样，只是物理结构不同，所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪，这是比较实用有效的方法。鉴定时，他们要先用水打湿钻石，然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上，铅笔划到的地方是没有痕迹的，而如果不是钻石，而是玻璃、水晶等材料，就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注，以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高，折射性好，但是旋转时会反射更多的彩色光，和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼，必须经过精心的切割、打磨、加工，才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值，下面详细介绍。当然，理想的切割效果是保持钻石的最大重量，最大限度减少瑕疵，充分展示钻石的美，使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先，检查钻坯，在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富，精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石，从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量，尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石，这个工作可能需要几个月，而对于普通钻坯，则需要几分钟。但是，再小的钻石毛坯，每颗钻石都必须经过详细的检验，才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号，表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下，线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上，然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕，再在凹痕上放一把方形刀，用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开，需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石，所以锯片是磷青铜圆片，边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上，锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割，大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形，即根据设计要求，将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状，或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质，只有钻石才能打磨钻石，钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯，然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，所有的刻面(刻面)都被转动，使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是，先在底层做8个大面，再做16个小面。有尖底，有25个刻面，从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面，共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面，如果没有尖底刻面，则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序，这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如，上述“扁平”钻坯可能不需要分割，或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而，对于任何一颗毛坯钻石来说，都有两个必不可少的过程，即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的，这使得钻石最闪耀。随着科技的进步，激光技术和计算机技术的引入，可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳，碳是宝石中唯一的单一元素，属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明，因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417，色散适中，为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍，刚玉的150倍。它害怕重重的一击，重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的，当暴露在阳光下时，它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功，但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵，所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色，分散性强(0060)，光泽强，密度高，为58g/cm3，手感厚重。钇石榴石的分散性较软，肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的，看看:1金矿是怎么形成的？2月光石是如何形成的？3雷电是如何形成的？4泻湖是如何形成的？5贝壳的珍珠是如何形成的？