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宝石之王——钻石

已有 10160 次阅读 2012-5-16 21:21 |个人分类:科普写作|系统分类:科普集锦| 钻石, 岩石, 金刚石, 矿物, 宝石

宝石之王——钻石

/马志飞

在法国卢浮宫阿波罗艺术馆,陈列着一块有着三百多年历史的珍贵宝石。这块宝石历经了无数次战争,辗转多人之手,伴随着一次又一次的灾难与噩运,最终才落户这里。1701年时,印度的一位奴隶发现了这块宝石,为了掩人耳目将其带出矿山,不惜割破大腿,将宝石藏于皮肉之中,忍痛逃离矿区。当他求助于一位英国船长帮他逃离这个国家时,吐露了这个宝石的秘密,可惜,狠心的船长背信弃义抢走了宝石,并将这位奴隶投进了大海。

为何这块宝石如此珍贵,值得用生命去换取?原来,它就是钻石,被誉为“宝石之王”。

钻石,在希腊语中的意思是“坚硬不可侵犯的物质”,实际上,它确实是目前已知最硬的矿物,即金刚石,经过琢磨和精加工而成。工业上正是利用它硬度极高,制作精密的切割刀具和磨刀工具。但它很脆,用锤子用力敲击甚至跌撞都能使钻石碎裂。

虽说钻石号称“硬度之王”,但其成份却和我们常见的煤炭、铅笔芯的成份基本相同,都是碳元素组成的。实验发现,在温度为8501000摄氏度的空气中,金刚石就可以燃烧。而在绝氧、不加压的真空条件下,金刚石加热到18001900摄氏度,就可以变成铅笔芯一样的石墨了。

钻石之所以如此坚硬,与它复杂的形成条件是分不开的。首先,碳元素在地壳深部大约150公里的地方,经过1000摄氏度左右的高温和4万至6万个标准大气压的高压环境,历经上亿年的漫长时间,才结晶成为金刚石;然后,如果火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带至地球近地表处,在风吹日晒雨淋等外力风化作用下,便会有部分岩石被带到不同地方。曾经有人在南非的河流冲积物中发现了金刚石颗粒,便顺流而上,最后发现了金刚石矿。

所以,单纯地从矿物成分上来说,钻石并无什么奇特之处,但它将宝石的三大要素——美丽、稀有和经久不变发挥到了极致,成为当之无愧的“宝石之王”。

钻石的美丽不用多说,既然是饰品,其外形特征自然是极其重要的。目前国际上评价钻石的标准就是主要依据四个方面:颜色、净度、切工和克拉重量。优质矿石经过细致的切磨能够使光线在钻石里充分折射和反射,显示出异常夺目的光彩。为了达到最好的加工效果,有时候仅设计就需要花费几个月甚至几年时间。世界上最大的钻石原矿“库利南”原重3106克拉(1克拉=0.2),由三名技术精湛的工匠耗时八个月才完成切割,其中最大的一块“库利南1号”重达530.2克拉,镶嵌在象征英王权势的权杖上,这块巨钻有74个折射面,闪闪发光,气势非凡。

因为稀少,所以珍贵。钻石主要产于金伯利岩和钾镁煌斑岩以及一些砂矿床中,产地很少,产量也低。目前的主产地是非洲、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、印度及中国的山东、辽宁、贵州等地。据粗略估算,要得到1克拉重的钻石,至少要开采处理250吨的矿石。可想而知,要得到一枚美丽的钻石饰品,从它的勘探、开采、分选、加工、分级、销售,凝结了多少人的心血啊!难怪,历史上的人们为了得到一块钻石,不惜一切代价拼命争夺。还有件有趣的事情,据说有人曾在鸭嗉子里面发现了金刚石,消息传出之后,结果在短短的一天之内,全城的鸭子都被杀光了。

钻石能保持经久不变,这与它的晶体结构有关。在金刚石晶体中,碳原子是按照四面体的结构互相连接的,每一个碳原子都与周围四个碳原子相连,原子之间组成无限的三维骨架,是一个强有力的整体,这就决定了金刚石具有极高的硬度和化学稳定性。

好在随着科技发展,人造钻石,已经于上世纪五十年代研制成功。现在,2/3的工业用钻石使用人造钻石。但与天然钻石相比,人造钻石的结晶时间过于短暂,可能会出现一些晶格缺陷或者被其他原子所替代的现象,所以,做宝石饰品的话,就没有那么耀眼夺目了。


钻 石

镶嵌在戒指上的钻石

各式各样的钻石

“摄政王”钻石

常林钻石重约158.8克拉,长17.3毫米,颜色呈淡黄色。1977年12月21日,山东省临沂市临沭县岌山镇常林村农民魏振芳在田间松散的沙土中翻地时发现该钻石,后来以发现地点常林村给其命名为常林钻石。

“库利南1号”钻石,为水滴型,74切割面,被镶嵌至英国国王的权杖上。

金刚石的晶体结构

“和平”钻石矿坑位于俄罗斯西伯利亚永久冻土带雅库蒂亚市附近,坑口直径约1600米,深度达533米,被称为是世界上最大的“人造洞穴”。

南非的金伯利市是世界上最早发现金伯利岩型金刚石原生矿床的地方,目前仍保存着世界上最深的一个钻石坑,该钻石坑周长500米、深800米,令人惊讶的是,该钻石坑竟然是五万名工人用铁锹手工凿出的!

南非的金伯利钻石坑

人造钻石




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