金刚石的生成

寻找金刚石与黄金一样，无非 是两个地方：一是在河流、河岸的冲积泥沙中或山坡的碎石砂土中，也就是 金刚石砂中；二是在山上岩石的原生矿中。
　　怎样才能发现原生的金刚石矿？
　　从山东蒙阴金刚石矿发现的经过，便可以窥见一斑。当地位于沂沐河流 域，早在明代已经发现金刚石砂，解放前也找到过。1957 年地质勘探队进山 后，也就从金刚石砂入手，初步摸清流域内金刚石砂分布的范围。到 1960 年，又在蒙阴一个小山沟内找到两颗不大的金刚石，终于揭开找寻原生金刚 石矿的序幕。地质队员们分析了砂矿的地质条件，认为金刚石砂来源于蒙阴 盆地的边缘地带。1965 年，找矿人员又从蒙阴盆地南侧西段的河沟中发现了 一些金刚石砂以及金刚石的“卫星矿物”--镁铝榴石。后者，预示金刚石 原生矿就在不远的地方。于是，工程师们就在现场讨论如何进一步工作。1965 年 8 月 24 日，一个 9 人找矿小组终于在预测区内发现含金刚石的金伯利岩。 要知道，南非的金刚石矿就是在这种岩石里挖到的。1966 年，地质队邀请了 一位 1964 年曾参加过南非金伯利岩考察工作的地质学家到现场观察和讨 论，强调利用镁铝榴石来寻找金刚石原生矿的重要方法。后来，确实找到了 好几处含金刚石的金伯利岩筒和岩脉，及由它们组成的三个矿带，为开采当 地的原生金刚石矿取得重大成果。
　　利用“镁铝榴石”寻找金刚石矿，在国外也有不少事例：
　　1935 年，加拿大地质学家威廉森应邀到坦桑尼亚的一家开发黄金与金刚 石的公司担承地质工程师，他发现“镁铝榴石”与“钛铁矿”两种“卫星矿 物”，认为有可能找到金刚石矿，可是公司的老板不肯出重金雇用他。1938 年，他离开了那里，来到马布基，在一位印度律师的资助下，雇用几位非洲 工人，独立开办起金刚石矿。1940 年 3 月 6 日，工人詹姆斯在卢本波镇西北 的姆瓦杜伊村发现一块钛铁矿，交给威廉森，他从中找出一颗重 2 克拉的金
　　刚石。后来，又在那里找到一个特大的金刚石矿，并以自己的名字命名为“威 廉森金刚石矿”，占地 146 公顷，储量达 5000 万克拉。到 1942 年，成立了 “威廉森金刚石有限公司”，年产 10 万克拉，成为当时世界上最大的金刚石 矿。
　　在西伯利亚，1940 年地质学家索波列夫认为那里的地质条件与南非产金 刚石的一样，但直到 1948 年，虽经两次搜索，均一无所获。到 1949 年，又 去寻找，8 月的一天，终于找到一颗小金刚石，继后，又找到 21 颗，这就坚 定了索波列夫的信心。直到 1953 年，有人在一条小河里发现“卫星矿物”-
　　-镁铝榴石，引起远在列宁格勒的两位女地质学家的兴趣，第二年，她俩自 愿“东征”，根据“卫星矿物”的线索，终于在俄罗斯大地上首次发现雅库 特地区的大金刚石矿，年产 1200 万克拉，使俄罗斯成为南非之后的第二个产 金刚石的大国。
　　在澳大利亚，1979 年 7 月，莫琳小姐在其西北部热带地区出产金伯利岩 地带，根据溪流中砂砾石内含有丰富的镁铝榴石、镁钛铁矿、铬透辉石(金 伯利岩的风化物)，在其上游找到原生的金刚石矿，每年可产 2500 万克拉， 可开采 20 年。在此以前，全世界出产金刚石为 5000 万克拉，其中 2800 万克 拉来自非洲，1100 万克拉来自前苏联，其余则是巴西、委内瑞拉、圭亚那、印度、印尼。此后，澳大利亚成为世界第二了。到 1979 年 10 月，莫琳·马 格里奇分娩，她的儿子小“尼古拉斯”出世了，公司为了纪念这个金刚石矿的重大发现，将公司所属的那个矿场命名为“尼古拉斯矿场”。
　　从这些实例中都提到找寻金刚石原生矿必须从寻找金伯利岩入手，这是什么样的一种石头？为什么金刚石要生在这种石头里？ 金伯利岩是一种非常稀罕的弱碱性超基性岩，最先发现于非洲的金伯利而得名。它的主要成分有橄榄岩、铬透辉石和金云母。外表呈斑状、角砾状，故又称角砾云母橄榄岩。多呈黑色、墨绿色、深灰色，以绿色者较多。它来 源于地壳深处的上地幔的岩浆，当岩浆沿着地壳管状通道上涌时，前面的凝 结起来，堵住通道，后来的岩浆继续上涌，由于前面的堵塞，管道中的压力 不断增高，岩浆中的碳成分，在高温高压之下，结晶成金刚石。当压力继续增大，后面的岩浆就冲出前面已经凝固起来的岩浆“盖”，形成爆破。如此 多次压力的变化，多次的爆破，使金刚石晶体大致具有圆形的轮廓。
　　藏在地壳浅部的含金刚石的金伯利岩随着地壳运动、升降起伏，终于暴露到地面，风化以后，金刚石砂就随水流动而分布到山坡、河滩各地。未风 化的，就埋藏在山上。所以，找到金伯利岩时，就有希望发现金刚石。
　　在我国境内，目前已知的金刚石矿床有三种类型： 一是原生矿，基本上都已开采，其中最有前途的是山东-辽宁的郯城-庐江深断裂带的东、西两侧 40～70 公里范围内，金伯利岩岩体呈岩筒和岩脉 成群产出，呈带状展布，严格地受到一定方向的小断裂和裂隙性构造控制， 在蒙阴和辽南有三个含金刚石的岩带。
　　其次是贵州的宜昌-都司深断裂带和近东西向的贵阳-芷江深断裂带的 交接地区，已发现十几条金伯利岩带。
　　二是含金刚石的金伯利岩，我国境内已发现 4 万多平方米，垂直分布深 达地下 600 米以上，但地表露头仅几千平方米，潜在的希望很大，此类岩石 的金刚石含量一般为 0.2～0. 5 克拉/每立方米，最高的 3 克拉/每立方米。
三是金刚石砂，主要分布湖南的沅水流域，山东的沂沐河流域，辽南的
　　复河流域。此种类型容易获取宝石级的金刚石。如沂沐河流域除发现特大的“常林钻石”外，自 1981 年以来，又发现 124.27、96.94 和 92.86 克拉的大颗金刚石。
　　其他如安徽、江苏、山西、河南、河北、吉林也都找到过金刚石，湖北 大洪山、黔西、滇东、川西南、塔里木盆地等处，从地质背景看，都有可能 发现金刚石，今后很值得注意。
　　金刚石的构造及用途
　　金刚石由于其产量极少，色泽优美，质地坚硬，被视为豪华富贵的饰物。 再加上金刚石的硬度，是所有物质中最硬的，所以科学家们对金刚石的研究 着了迷。一直想弄清它的成分。
　　据说，2000 多年以前印度最先发现金刚石，当时有人认为它是由水、火、 气、土、能五种基本“元素”组成。到公元 5 世纪，希腊发现金刚石，则认 为由水、土、火、气四种“元素”组成。俄国的罗蒙诺索夫曾解释金刚石的 硬度是“由紧密联系的质点组合而成的”。有些古代科学家因为说不清金刚 石的成份，甚至异想天开提出，由“金刚土”构成。
　　1649 年，意大利佛罗伦萨科学院的院士们为了研究红宝石和金刚石受热后的稳定程度，把两者同置于一个加热容器中燃烧，当“白炽化”时，红宝 石毫无变化，而金刚石却不见了。但当时这些院士们说不出其究竟来。
　　1779 年，又有几位意大利科学家用凸透镜在太阳光下聚焦到金刚石上，不一会儿，金刚石化作一缕黑烟，只留下一点黑灰。这件事，轰动了科学界， 认为这是不可思议的发现，并引起各方的争论。过了 25 年以后，英国的钱南作了一次关键性的实验，他将一颗纯净的已知重量的金刚石放在一个充满氧气的金质密封筒中任其充分燃烧完毕，得到 二氧化碳气体。据此，钱南果断地说：“金刚石是由碳组成的，只不过这种 碳比煤炭(或石墨)要纯净得多。”为了进一步证明，他又测定了 CO2 中碳的重量，不多不少，与原来金刚石的重量相等。 后来，法国化学家摩尔沃又从钱南的实验中得到启发，将一颗金刚石通过实验手段转变成石墨。金刚石是碳组成的结论也就确切无疑了。
　　金刚石除特别坚硬外，其他的物理性质尚有：纯净者应是无色透明，含 杂质者则为蓝、黄、褐、黑诸色。标准的金刚光泽，再加上强烈的色散性， 所以光华璀灿，令人爱不释手，特别是经过白天自然光的长期照射以后，到 了夜晚的月光底下，能发出蓝色的光芒，所以人们称它为“夜明珠”。其比 重在 3.50～3.52 之间，在大多数溶剂中都不能溶解。
　　工业上利用金刚石的特硬性质，用于钻头最为普遍。例如，在地质用的 钻头上，镶嵌上两排 6-12 颗(每颗重 3 克拉就够了)金刚石，任何坚硬的 岩石都能飞速地钻进去，比用一般硬质合金的钻头可以大大提高工作效率。 如镶嵌在车床的合金刀具上，锋利无比，作为高硬切割材料。
　　在金刚石上钻一小孔，能制成拉丝模，如钨通过它的小孔，可拉成又长 又细的钨丝。凡电视机、收音机、电子计算机中所用的金属细丝，都是通过 金刚石小孔拉成细丝的。
　　利用金刚石制作轴承，使用寿命更长，精密度也大大提高。所以高级仪 器、机械的轴都利用金刚石制轴承，最为理想。
　　此外，在原子能工业上的高温半导体、国防工业上的红外光谱仪等尖端 产品的原料都离不开金刚石。
　　由于金刚石在工业用途上十分广泛，而天然金刚石的产量非常少，自3000 年前开始采掘淘洗，至今仅产 330 多吨。于是科学家设法制造人工产品， 但是人造金刚石的颗粒极小，不及天然的大，工业上应用也受到一定程度的 限制，作为名贵的首饰更不能代替，所以地质队找寻金刚石的任务并未结束。