Hogyan keletkeznek a gyémántok a természetben?
A gyémánt hosszú ideig az erő, a legyőzhetetlenség és a stabilitás mércéjévé vált. Hasznos azonban tisztában lenni azzal, hogyan keletkeznek a gyémántok.
Sajátosságok
Nem olyan kevesen tartottak életében legalább egyszer gyémánttal ellátott ékszert a kezükben. De ami a referenciagyöngy eredetét illeti, a helyzet sokkal rosszabb. Még a tapasztalt ásványkutatók és geológusok sem tudják teljes bizonyossággal megmondani, melyik verzió igaz.
Mit gondoltál korábban?
A gyémántok már jóval korunk előtt ismertté váltak. Ilyen szokatlan tulajdonságokkal rendelkező kő mellett lehetetlen volt elhaladni.
Emiatt különféle feltevéseket kezdtek alkotni, amelyek "megmagyarázták" a hajthatatlan megjelenését.
Az egyik régi legenda így szól:
- a gyémántkristályok élőlények;
- különböző neműek lehetnek;
- ezek az élőlények "emésztik az égi harmatot";
- méretre nőhetnek, sőt szaporodhatnak is.
Az ókori indiai mitológia azt állította, hogy a gyémánt akkor jelenik meg a természetben, ha öt alapvető természeti princípiumot kombinálunk. Ezek tartalmazzák:
- levegő;
- víz;
- Föld;
- ég;
- energia.
Az ókori kéziratokban azonnal megjegyezték, hogy a gyémánt nagyon kemény és rendkívüli fényes. Gyakran írták, hogy ez az ásvány megjelenhet "a sziklán, a tengerben és az aranybányák feletti dombokon".
A Szindbád, a Tengerészről szóló legendák szerint valahol van egy meglehetősen mély szurdok, amelynek alján az elsődleges gyémántlerakódások rejtőznek. De persze mindez nagyon gyengén korrelált a valósággal.
Az ókor és a középkor emberei előtt tisztelegnünk kell. A gyémánt kialakulásának valódi okának keresése azt mutatja, hogy az emberi gondolkodás soha nem állt meg. Márpedig megjelenésének első komoly változatait csak 1797 után lehetett előterjeszteni - ekkor határozták meg pontosan az ásvány kémiai összetételét.
Kicsit később felfedezték, hogy a gyémánt, a grafit és a különféle szénfajták közötti különbség az atomok kristályrácsokon belüli elrendezéséből adódik.
Verziók
"földlakók"
A koncepció lényege az ezen ásványok felbukkanása a magma mozgása következtében. Feltételezzük, hogy legtöbbjük legkorábban 2,5 milliárd és legkésőbb 100 millió évvel ezelőtt jelent meg. Ez körülbelül 200 km-es mélységben történt. Ott a grafitot egyszerre érte a magas, mintegy 1000 fokos hőmérséklet és az 50 000 atmoszféra nyomás.
A változat egyik változata azt sugallja, hogy a féldrágakövek már a föld felszínén keletkeztek.
Ez a láva levegővel való érintkezéskor történő megszilárdulásának eredményeként történt. A probléma az, hogy ilyen helyzetben a hőmérséklet és a nyomás nem túl magas. Emiatt ez a koncepció nem népszerű a szakemberek körében.
Van egy alternatív feltevés, amely szerint a drágaköveket ultrabázikus kőzetekből alakítják ki.
Csak később, amikor a magma felemelkedett, egy követ dobtak ki vele. A geológusok túlnyomó többsége hajlik erre a megközelítésre. Egy köztes változat szerint a gyémántok akkor keletkeznek, amikor a magma már elkezdett felfelé mozogni, de még nem érte el a szellőzőnyílást.
Ennek a hipotézisnek a támogatói azzal érvelnek, hogy az emelkedést a kristályrácsok erősödésének kell kísérnie.
Az ilyen változások a szerkezetben jelentősen megerősítik magát a követ, és az árupiacon oly nagyra értékelt tulajdonságokat adják neki.
Egyre ritkábbak az ősi lelőhelyekhez és kimberlitcsövekhez kapcsolódó egykori gyémánttartalékok. A kövekre pedig nagy szükség van. Néha a vulkáni régiók lakói, valamivel a kitörések után, kivonják a legkeményebb ásványt a megkeményedett lávából. De a megjelenéséhez szükséges feltételeket nem csak a vulkáni folyamatok biztosítják, miközben egyes gyémántkutatók nemcsak a Föld mélyére figyelnek, hanem felfelé is.
"Vendégek az űrből"
Ismételten, még meteoritdarabok vizsgálatakor is, egész gyémántokat (vagy azok egyes részecskéit) találtak. Ezeknek az ásványoknak a minősége kiváló volt.
Egyszer, amikor egy meteorit leesett az Egyesült Államokban, drágaköveket találtak a kráter falai között. De ezek némileg eltértek a szokásos lehetőségektől. A különbség egyes források szerint a kristályrács szerkezetére vonatkozik - ez nem tükröződik a külső megjelenésben.
Egyes szakértők úgy vélik, hogy a gyémántok már a meteoritok belsejében vannak. Amikor megsemmisülnek, a kövek „szabadok”.
Ennek a verziónak az a hátránya, hogy nem valószínű, hogy a grafit szilárd formája megjelenik, amikor maguk a "kozmikus sziklák" megjelennek.
Egy népszerűbb elképzelés az, hogy a kő már a föld felszínével való ütközéskor megjelenik. Ez a folyamat jelentős mechanikai és hőenergia felszabadulását idézi elő.
Emiatt mind a hőmérséklet, mind a nyomás a központban (ahol a kráter marad) meredeken emelkedik. Ezek a tényezők a szén jellegzetes átalakulásához vezetnek.
Megbízhatóan ismert, hogy a Popigai aszteroidakráterben, amely 35 millió évvel ezelőtt jelent meg, sok gyémánt található. Igaz, egy ékszerüzlet pultján sehol nem láthatod őket – ezek nagyon kis méretű kövek, csak műszaki használatra alkalmasak.
Spektrográfiai megfigyelések kimutatták, hogy gáz halmazállapotú szén (tiszta formában vagy nitrogénnel, hidrogénnel együtt) van jelen a Nap légkörében. A csillagászok és kozmológusok úgy vélik, hogy ez az elem a gáz, a por kolosszális rögökben is benne volt, amelyek minden bolygó előhírnökei lettek. Lehűléskor a gázok cseppfolyósodtak. Fokozatosan folyékony anyagok oszlottak el a masszán: a nehezebbek lesüllyedtek, a könnyűek pedig felúsznak.
A folyékony magmás tömegek a Föld fejlődésének kezdeti időszakában könnyen áttörték a földkéreg vékony rétegét. A szén aktívan reagált hidrogénnel. Ennek eredményeként a földkéreg fokozatosan elvesztette ezt a kémiai elemet.
Bolygónk geológiai történetének jelenlegi szakaszában körülbelül 1%-ot tesz ki. Egy ilyen kirándulás lehetővé teszi számunkra, hogy egy külsőleg paradox következtetést vonjunk le: nincs mély ellentmondás a vulkáni és a kozmikus hipotézisek között.
A szén kemény formáját, amelyet ma az ékszerekhez adnak, fúrókban használják, és egykor jelen volt a csillagközi térben.
Az egyetlen különbség az, ahogyan eljutott egy adott helyre. A szakértők úgy vélik, hogy a szén nagy része most a köpeny külső részében található, mivel ott a magas hőmérséklet és nyomás az alapanyag és a nehézfémek vegyületeinek képződéséhez vezet. De a szénatomok egy része egymáshoz kapcsolódik.
Még a híres Vernadsky és Fersman is felvetette azt a feltételezést, hogy így születnek a gyémántok. A szén geokémiai átalakulásának sémája két tudósé. E klasszikus séma szerint mind a gyémánt, mind a grafit főleg a litoszféra alsó rétegeiben koncentrálódik.
Hogy ez így van-e, azt nem tudni biztosan, mert a legmeggyőzőbb elméleteknek, még a laboratóriumi kísérletekkel is megerősítve, még nincs döntő megerősítésük.
A Föld legmélyebb kútjai csak 10-12 km mélységet érnek el. Ugyanakkor a gyémántok magképződése, még Fersman változata szerint is, legalább 30-40 km mélységben történik. Ez a földkéreg átlagos vastagsága. A fúrás jelenlegi szintjén nem lehet majd ellenőrizni a köpenyváltozatot. Visszatérve a köpeny-magmatikus változathoz, érdemes kiemelni, hogy eszerint a szén gyémánttá alakulhat, ha:
- kémiailag egységes környezet több száz millió évig fog létezni;
- gyenge termikus gradiens fenntartása mellett;
- a nyomás stabilan meghaladja az 5 ezer Pa-t.
A megfelelő paramétereket a modern geológia koncepciói alapján 100-200 km mélységben érik el.
A „siker” másik elengedhetetlen feltétele a diatrémák vagy áttörések jelenléte a földkéregben. A kontinentális platformokon észrevehető mennyiségű gázzal telített magmás olvadék áttörhet rajta. Ennek eredményeként kialakulnak a jól ismert kimberlit csövek.
Létezik egy alternatív fluid változat is, mely szerint a legerősebb ásvány kisebb mélységben kristályosodik ki. A kiindulópont a metán bomlása vagy tökéletlen oxidációja. Az oxidálószer hidrogén, szén, oxigén és kén keveréke. Négy elem lehet folyékony és gáz halmazállapotú is.
A folyadékhipotézisből az következik, hogy a gyémántok 1000 fokos hőmérsékleten jelenhetnek meg, egyidejűleg 100-500 pascal nyomással.
Meg kell jegyezni, hogy a világ különböző részein talált kimberlitcsöveknek csak körülbelül 1%-a tartalmaz iparilag jelentős gyémántlerakódásokat.
Más helyeken nem célszerű nagyüzemi bányászatot folytatni. Idővel a geológiai folyamatok az elsődleges lerakódások felső részének pusztulásához vezetnek. Az onnan származó gyémántokat az áramló víz viszi el (és viszi el a múltban). Amikor az ásvány ismét lerakódik, helyezők jelennek meg.
A gyémántok eredetének rejtélyéhez lásd a következő videót.