钻石是怎么形成的？

钻石由数十亿个碳原子组成，大多诞生于十至三十亿年前，在地底深处的极端高温高压下形成。

钻石是无色晶体，化学和工业中称为金刚石，原子晶格的紧密排列使得钻石成为目前已知最坚硬的物质，莫氏硬度为10。钻石还具备高热导性，能抵抗多种化学物质的腐蚀，具有极高的透明度。

根据最著名的理论，初始温度约摄氏1300°的熔浆急速冷却，加上70的大气压力构成了钻石的形成条件。这样的热量和压力仅出现在深度130-200公里的地表下活火山中。

由于岩浆的化学成分并不总是相同的，所以存在两种类型的钻石。其一是原子晶格中含氮；其二是不含氮。一旦钻石形成过程中温度和压力不稳定，就会出现类似于两层或多层断面等不规则和畸形现象。

部分地幔融化为岩浆，通过火山的迅速喷发至地球表面，钻石也借此机会从深深的地底跃入地表。岩浆逐渐冷却并形成坚硬的岩石，被称为金伯利岩，我们也是在金伯利岩中发现了钻石的痕迹。*金伯利岩的名字源于南非的金伯利岩镇，人们在当地发现了第一个包裹着钻石的金伯利岩。

地球的火山管，矿工们也称之为“管道”，有大约1亿到12亿岁。这样的猛烈喷发如今已经很难再有。随着旧大陆的分离和重组，这些管道分布在世界各地。目前澳大利亚，扎伊尔，博茨瓦纳，南非，俄罗斯，纳米比亚和安哥拉是最大的钻石生产国，它们提供了全球80%的钻石产量。大自然的变迁有时会改变这些管道，溪流、江河等会顺势把钻石带到河床或岸边。

人们在哈萨克斯坦、中国和挪威的一些超高压（UHP）变质岩中发现了一些极小的钻石。有科学家认为，这些小钻石是在山体形成的过程中通过板块运动被带至地表。

另一种地质构造过程叫做俯冲，即当一个板块移动到另一个板块下方时由于重力作用而被迫下沉，进入地幔的运动。在这个过程中，有机碳重新回到地幔，并有可能晶体化形成钻石。

地球在诞生后曾不断遭受陨石的撞击，较大陨石撞击地球时会产生极高的温度和压力，为形成钻石创造绝佳条件。人们在陨石撞击点附近曾发现过钻石，比如俄罗斯的波皮盖陨石坑（Popigai），然而这些钻石体积很小且质量较差。

纳米钻石是指直径只有几纳米（一米的十亿分之一）的钻石。研究者们在新形成的恒星和一些陨石中探测到了大量的纳米钻石。这些钻石由于体积太小而无法使用，但却是了解我们所在星系的构成成分及形成过程的宝贵资料。

人造钻石也被称为合成钻石或实验室钻石（LGD），是一种具有与天然钻石相同的化学成分和基本晶体结构的人造材料。有几种制造实验室钻石的方法。主要有两种：高压高温法（HPHT）和化学气相沉积法（CVD）。其他方法包括爆炸形成法（形成纳米级金刚石）和石墨溶液的超声处理（形成微米级金刚石）。

高压高温法是模拟天然钻石形成的环境条件。有几种主流压力机：带式压力机（the belt press）、立方压力机（the cubic press）、分球压力机[the split-sphere (BARS) press]、六面顶压机。

在钻石压力机中，将高压高温施加在一个包裹了碳源的晶种上（石墨或天然钻石），碳源溶解后将附着在晶种上并沉淀，从而形成大的合成金刚石。持续几天后，就能得到一颗宝石级的钻石。不过，这种合成钻石不如天然钻石那么纯净，因为用来对钻石进行塑性的金属会有一部分渗到晶种里面去。

化学气相沉积（CVD）形成是目前更为普遍使用的方法，也需要使用钻石晶种。这些种子被放在一个充满某种混合气体的密封容器中，加热至3000°C。如此一来，混合气体便会形成等离子体，促使碳原子粘附在钻石晶种上，并晶体化形成更大的钻石。

实验室钻石的制造时间很短——制造一克拉的实验室钻石只需三到五天的时间。由于实验室钻石总是大批量生产，它们的价值持久性也远不及天然钻石。随着科技的不断进步，实验室钻石也将得到更加广泛的生产和制造，预计价值也会下降。

1、钻石的熔点温度是3548°C。2、红钻是世上最罕见的彩色钻石。3、一颗钻石由数十亿颗碳原子构成，是大自然最神奇的杰作。4、在结晶过程中，如果钻石不被暴露在1200°C的空气中急速冷却并减少压力，它们就会分解为石墨。

[1]. gdparis · Geology of diamonds[2]. 维基百科 · 合成鑽石