天然钻石是怎么形成的？形成条件是什么？

无数人因天然钻石的耀眼而沉迷，不过对科学家们来说，普通人肉眼所看不见的那部分才使其格外珍贵。

进入钻石的微观世界，在天然钻石的原子结构中，每个碳原子与键连的四个碳原子形成正四面体，且两两之间的距离完全相同：三维空间中，原子间规则且精准的间距是使天然钻石透明的原因。这也是为什么天然钻石可以被切成各种形状，饰以不同的线条和刻面，却永远璀璨耀眼。

碳原子是为数不多的几个能与自身结合形成如此完美、均匀结构的原子之一，因此与其它天然材料相比，天然钻石更显独一无二。不过，天然钻石只能形成于极端高温、高压的环境下。

因其稳定的结构，天然钻石一旦形成，就不会发生进一步转化：一般情况下，它们不会燃烧、生锈，也不会溶解在酸、碱、水或油中。这些特性确保了天然钻石所携带的信息，在其数十亿年从地幔到地表的旅程中，会一直被保存下来，再完整地呈现于现代科学家的手中，等待被解译。

天然钻石携带的信息有几种形式，其中一种就是通过碳原子本身传递的。一个标准的碳原子由6个质子、6个电子和6个中子组成。质子和电子的数量是相对固定的，但中子的数量是可变的——中子数不同的碳原子既称为碳同位素。

地球上只有3种碳同位素。碳-12是最常见的同位素，约占地球碳的99%。剩下的1%大部分是碳-13。这两种同位素是稳定的，这意味着它们不太可能随着时间的推移，转化成其他的同位素或元素。

而不稳定的是第3种碳同位素：碳-14，它会随时间逐渐衰变为氮。碳-14的不稳定性使得科学家可以通过比较它与其他碳同位素的比例来确定物质的年龄。

但是碳-14年代测定法对确定天然钻石的年龄并没有用：因为它衰变为氮的速度太快，这种方法只能用来测定大约5万至6万年前物质的年龄。

幸运的是，其他原子的同位素转化速度要慢得多，因此可以用来测定包括天然钻石在内的更古老物质的年龄。

除了碳原子本身，天然钻石内部还携带着其他元素信息：这些信息元素被储存在钻石内部的包裹体中。实际上，包裹体是天然钻石在形成过程中所收集到的记录历史信息的微小样本。

天然钻石包裹体帮助科学家们了解数十亿年前地表及地表下的元素分布情况，并揭露地壳板块从地表再循环回地幔的过程。科学家们还可以利用包裹体的成分来推断天然钻石和早期地壳形成时的渗透温度和压力。

通过对碳-12和碳-13的比值，包裹体的元素组成，以及在天然钻石中其他不稳定同位素的比值的研究，我们能够掌握地球表面如何形成及变化的重要信息。

对科学家来说，天然钻石的价值在于它所记录着的有关地球历史的信息：每一颗天然钻石以其特有的稳定结构，承载着关于地球漫长进化过程的重要线索。

同时，天然钻石中也记录了其本身的起源，和形成过程中所经历过的环境特征。每一颗天然钻石，在其独有的元素结构中，都记录着一篇独特的故事。

你的天然钻石又述说了怎样的古老秘密呢？