金刚石的形成是不是由于很大的压力和高温的效果使碳变成了金刚石

Question

金刚石的形成
是不是由于很大的压力和高温的效果使碳变成了金刚石

Answer 1

原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)×108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远.南非金伯利矿,橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前,这个年龄几乎与地球同岁；而奥大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿,榴辉岩型的钻石虽说年轻,也分别已有15.8亿年和9.9亿年了.藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日,得有助于火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处,或长途迁徒淀于河流沙土之中.前者形成的是原生管状矿,后者形成的则为冲积矿.这些矿体历经艰辛开采后,还需经过多道处理遴选,才可从中获怪毛坯金刚石.毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯,而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上.有人曾粗略地估算过,要得到1ct重的钻石,起码要开采处理250吨矿石,采获率是相当低的；如果想从成品钻中挑选出美钻,那两者的比率更是十分悬殊的了.
已知现今世界上只有三十余个国家和地区产钻石,且分布极不均匀,主要集中在澳洲、非洲,次为亚洲和南美洲.其中澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、前苏联和南非为世界上五大钻石生产国,占全球钻坯供应量八成有多.
我国钻矿开发虽有着较长历史,清道光年间湘西桃源、常德一带、山东郯城区都先后发现过钻石.20世纪中叶湖南还找到过钻石砂矿.然而,钻石原生矿床60—70年代仅在辽宁瓦房店、山东蒙阴和贵州东部地区发现.
物以稀为贵.综观当今世界,钻石分布范围小,产量低.加之开采困难,自然钻石就更显弥足珍贵了.一颗钻石,从孕育于地壳岩浆之中至佩戴于您的手上,辗转周游万里,途经数百人之手,个中开采、加工艰辛复杂,做成精致的饰品更是艺术的创造,最后又经您慧眼上识,佩戴,才再度炫耀于世,因此,这是一种何等奇特的福缘!
什么是人造金刚石
钻石由金刚石加工琢磨而成,是珠宝中的贵族,它通明剔透,散发着清冷高贵的光辉,颇有“出淤泥而不染”的气质.天然金刚石的形成和发现极为不易,它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的,由于地壳的运动,它们从地球的深处来到地表,蕴藏在金伯利岩中,从而被人类发现和开采.
金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝,在工业中也大有可为.它硬度高、耐磨性好,可广泛用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好,可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性,在电子工业中也得到广泛应用.18世纪末,人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体,从此,制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想.
一个世纪以后,石墨 ——碳的另一种单质形式被发现了,人们便尝试模拟自然过程,让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石.为了缩短反应时间,需要2 000 ℃高温和5.5万个大气压的特殊条件.
1955年,美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备,得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体,从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河,现在他们的年产量在20吨左右；不久,杜邦公司发明了爆炸法,利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温,也获得了几毫米大小的人造金刚石.
金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒,在密度和硬度上都要低一些.即便如此,它的耐磨性也是数一数二,仅5微米厚的薄膜,寿命也比硬质合金钢长10倍以上.我们知道,唱片的唱针在微小的接触面上要经受极大的压力,同时要求极长的耐磨寿命,只要在针尖上沉积上一层金刚石薄膜,它就可以轻松上阵了.如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜做耐磨涂层,可以大大扩展其用途,开发性能优越又经济的产品.
更重要的是,薄膜的出现使金石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱,使其优异的热、电、声、光性能得以充分发挥.目前,金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面,其发展速度惊人,在高科技领域更加诱人.