Jak se formují diamanty?
Související obsah
- Diamanty odkryly
- Diamanty odkryly
Diamanty se tvoří hluboko uvnitř Země asi 100 mil pod povrchem v horním plášti. Je zřejmé, že v této části Země je velmi horké. Je tu velký tlak, váha překrývající se horniny nesoucí dolů, takže kombinace vysoké teploty a vysokého tlaku je to, co je nezbytné pro růst diamantových krystalů na Zemi. Pokud víme, všechny diamanty, které se na Zemi vytvářely, se vytvářely za těchto podmínek a samozřejmě je to součást Země, kterou nemůžeme přímo vzorkovat. Nemáme žádný způsob vrtání do této hloubky ani žádný jiný způsob cestování dolů do horního pláště Země.
Jak se diamanty pohybují na povrch Země?
Diamanty, které vidíme na povrchu, jsou ty, které jsou přivedeny na povrch velmi hlubokou sopečnou erupcí. Je to velmi zvláštní druh erupce, považovaný za docela násilný, ke kterému došlo již dávno v historii Země. V poslední době jsme takové erupce neviděli. Pravděpodobně to bylo v době, kdy byla Země teplejší, a proto pravděpodobně tyto erupce byly hluboce zakořeněny. Tyto erupce pak nesly již vytvořené diamanty z horního pláště na povrch Země. Když erupce dosáhla povrchu, vytvořila hromadu sopečného materiálu, který se nakonec ochladil, a diamanty jsou v ní obsaženy. Jedná se o takzvané Kimberlity, které jsou obvykle zdrojem mnoha světových těžených diamantů.
Jedna z věcí, které víme o všech diamantech, které byly přivedeny na povrch, je, že proces erupce Kimberlite, který přivedl diamanty z horního pláště na povrch Země, se musel stát velmi rychle, protože kdyby cestovali příliš dlouho a příliš pomalu by se po cestě doslova proměnili v grafit. A tak rychlým pohybem se v podstatě zablokovali do diamantové struktury. Jakmile byly diamanty velmi rychle přivedeny z vysoké teploty na nízkou teplotu - a rychle, máme na mysli během několika hodin - tyto erupce, tyto trubky Kimberlite pohybující se na povrch, mohly cestovat rychlostí 20 až 30 mil na hodina. Jakmile jsou diamanty přivedeny na povrch a relativně rychle ochlazeny, jsou tyto atomy uhlíku uzamčeny na místo a prostě není dost energie na to, aby je nyní začaly přeskupovat do grafitu.
Jaká je role uhlíku při formování diamantů?
Diamanty jsou vyrobeny z uhlíku, takže se tvoří jako atomy uhlíku při vysoké teplotě a tlaku; spojí se a začnou růst krystaly. Kvůli teplotě a tlaku se za těchto podmínek budou atomy uhlíku vzájemně vázat v tomto velmi silném typu vazby, kde je každý atom uhlíku vázán ke čtyřem dalším atomům uhlíku. Proto je diamant tak tvrdý materiál, protože každý atom uhlíku se účastní čtyř těchto velmi silných kovalentních vazeb, které se tvoří mezi atomy uhlíku. Díky tomu získáte tento tvrdý materiál. Znovu, odkud uhlík pochází, jak rychle rostou, to jsou stále otevřené otázky, ale zjevně jsou podmínky takové, že máte nějakou skupinu atomů uhlíku, které jsou v těsné blízkosti, aby se začaly spojovat. Jak se ostatní atomy uhlíku pohybují do okolí, na které se připojí. Takto roste jakýkoli krystal. Je to proces uzamykání atomů na místě, který vytváří tuto opakující se síť, tato struktura atomů uhlíku, která nakonec roste natolik, že vytváří krystaly, které můžeme vidět. Každý z těchto krystalů, každý diamant, jeden karátový diamant, představuje doslova miliardy a miliardy atomů uhlíku, které všichni museli zamknout, aby vytvořili tuto velmi uspořádanou krystalickou strukturu.
Zmínili jste, že vědci nevědí, odkud uhlík pochází. Jaké jsou možné zdroje?
V některých případech se zdá, že uhlík vznikl v plášti Země, takže uhlík, který byl již na Zemi. V jiných případech existují velmi podivné důkazy, které naznačují, že uhlík mohl pocházet poblíž povrchu Země. Přemýšlí se o tom, že tento uhlík mohl být doslova uhlík, který byl součástí uhličitanových sedimentů nebo zvířat, rostlin, skořápek, cokoli, co bylo přenášeno do horního pláště Země pomocí tektonického mechanismu nazývaného subduction.
Jak dlouho trvá vytvoření diamantů?
Opravdu nevíme, jak dlouho to trvá. Tam byly pokusy pokusit se datovat inkluze v různých částech diamantů, a tito byli velmi neúspěšní. Je možné, že se diamanty vytvářejí v obdobích krátkých, jako jsou dny, týdny, měsíce až miliony let. Typicky, jako u mnoha krystalů, které rostou na Zemi, to není nepřetržitý proces. Diamanty mohou začít růst a pak může dojít k přerušení z nějakého důvodu - změna podmínek, teploty, tlaku, zdroje uhlíku, cokoli - a mohou sedět miliony, stovky milionů let, a pak začít znovu růst. . To je součást problému, když se na ně pokoušíme dát nějaké období růstu; věci se na Zemi neobjevují vždy nepřetržitě.
V laboratoři můžeme pěstovat diamanty a tam simulovat podmínky. Musíme však udělat věci, abychom pěstovali diamanty v laboratoři, což není jasné, jak se to děje na Zemi. V laboratoři se obvykle pěstují, ale existuje nějaký katalyzátor. Některé kovy se často přidávají, aby způsobily růst diamantů, ale tyto stejné katalyzátory nejsou pozorovány v diamantech z horního pláště Země.
Jak jsou staré diamanty?
Všechny diamanty, pokud víme, jsou na Zemi docela staré. Většina diamantových formací se pravděpodobně uskutečnila na Zemi v prvních několika miliardách historie Země. Objevila se diamantová ložiska, která jsou mladší - samotná skála, Kimberlite, je možná jen stovky milionů let stará. Způsob, jakým randí s diamanty, se obvykle dívá na inkluze jiných minerálů v diamantu, které lze radioaktivně datovat. Samotné diamanty nelze datovat. Ale pokud minerální inkluze obsahují určité prvky, jako je draslík a věci, které lze použít v radioaktivním datovacím schématu, pak datováním zařazení do diamantu získáte nějaký smysl pro věk samotného diamantu. A tato data vždy naznačují, že diamanty jsou docela staré. Přinejmenším stovky milionů let, ale ve většině případů miliardy let, kdekoli od jedné do tří miliard let, v době, kdy byla Země pravděpodobně teplejší než dnes, takže podmínky pro růst diamantů byly pravděpodobně vhodnější.
Jak starý je slavný Hope Diamond na výstavě v Smithsonianově přírodovědném muzeu?
Diamant naděje má nejméně miliardu let. Nevidíte původní skálu, která nesla diamanty na povrch, ale v Indii našli nějaké Kimberlity, kteří v nich mají diamanty. Ty Kimberlity mají nejméně miliardu let. To naznačuje, že diamant naděje a podobné diamanty nalezené v Indii byly přivedeny na povrch alespoň před miliardou let a možná i déle. Takže můžeme pohodlně říci, že Diamant naděje má nejméně miliardu let. Když se podíváte na věkové rozpětí většiny ostatních diamantů, je to pravděpodobně mnohem starší.
Proč je diamant naděje tak neobvyklý?
Jeho velikost a barva jsou velmi neobvyklé. Když uvažujete o historii těžby diamantů, byl nalezen pouze jeden diamant, který vytvořil tmavě modrý diamant velikosti a kvality diamantu Hope. To vám dává pocit, jak neobvyklé a jak pozoruhodné to je. Opět jsem vždy tvrdil, že je stejně pozoruhodný jako objekt přírodní historie, jako produkt Země, protože je to drahokam broušený člověkem. Většinu času, když lidé píší o Hope Diamond, začínají slovy: „No, bylo to v Indii.“ Část věci, kterou se vždy snažím lidem vysvětlit, je příběh, který začal mnohem dříve. Mnoho diamantů se nikdy nedostane k tomuto bodu, protože prostě nepřežily všechny ty věci, které se musely stát.
V druhé části se dozvíte o barevných diamantech, o tom, jak vědci pěstují syntetické verze v laboratoři, ao globálním úsilí omezit prodej konfliktních diamantů. V závěrečné části této třídílné série objevte fascinující příběhy za Smithsonianovou sbírkou.
