المعادن

كيف شكل الماس؟



على عكس ما يعتقد الكثير من الناس ، فإن الماس لا يتشكل من الفحم.


تشكيل الماس: تشكلت الماس الموجود على سطح الأرض أو بالقرب منه من خلال أربع عمليات مختلفة. يعرض الرسم التكتوني للوحة التوضيحية أعلاه هذه الأساليب الأربعة لتشكيل الماس. يمكن العثور على معلومات إضافية حول كل منها في الفقرات والرسوم الكاريكاتورية الصغيرة أدناه.

جدول المحتويات


طرق تشكيل الماس
1) تشكيل الماس في عباءة الأرض
2) تشكيل الماس في مناطق الاستنباط
3) تشكيل الماس في مواقع التأثير
4) تشكيل في الفضاء
الأدلة الأكثر إقناعا
تشكيل الماس على سطح الأرض

طرق تشكيل الماس

يعتقد الكثير من الناس أن الماس يتشكل من تحول الفحم. لا تزال تلك الفكرة هي قصة "كيف يتشكل الماس" في العديد من الفصول العلمية.

نادرًا ما لعب الفحم دورًا في تكوين الماس. في الواقع ، فإن معظم الماس الذي تم تأريخه أقدم بكثير من النباتات الأرضية الأولى للأرض - مصدر الفحم. يجب أن يكون ذلك وحده دليلًا كافيًا لإغلاق فكرة أن رواسب ماس الأرض قد تشكلت من الفحم.

مشكلة أخرى في الفكرة هي أن طبقات الفحم عبارة عن صخور رسوبية تحدث عادة كوحدات صخرية أفقية أو شبه أفقية. ومع ذلك ، فإن مصدر صخور الماس عبارة عن مواسير رأسية مملوءة بالصخور البركانية.

يُعتقد أن هناك أربع عمليات مسؤولة عن جميع الماسات الطبيعية التي تم العثور عليها على سطح الأرض أو بالقرب منه. إحدى هذه العمليات تمثل 100٪ تقريبًا من جميع أنواع الماس التي تم استخراجها من أي وقت مضى. الثلاثة المتبقية هي مصادر ضئيلة من الماس التجاري.

نادرا ما تنطوي هذه العمليات على الفحم.

الماس من الثورات العميقة المصدر: يُعتقد أن معظم رواسب الألماس التجارية قد تشكلت عندما قام ثوران بركاني عميق المصدر بتوصيل الماس إلى السطح. في هذه الانفجارات ، تنتقل الصهارة بسرعة من أعماق الوشاح ، وغالبًا ما تمر عبر منطقة استقرار الألماس في طريقها إلى السطح. قد تكون ممزقة قطع الصخور من منطقة الاستقرار الماس وتحمل بسرعة إلى السطح. تُعرف هذه القطع الصخرية باسم "xenoliths" وقد تحتوي على الماس.

1) تشكيل الماس في عباءة الأرض

يعتقد الجيولوجيون أن الماس الموجود في جميع رواسب الماس التجارية للأرض تم تشكيله في الوشاح وتم تسليمه إلى السطح بواسطة ثوران بركاني عميق المصدر. تنتج هذه الانفجارات أنابيب كيمبرلايت ولامبرويت التي يسعى إليها المنقبون عن الماس.

معظم هذه الأنابيب لا تحتوي على الماس ، أو تحتوي على كمية صغيرة من الماس لدرجة أنها ليست ذات أهمية تجارية. ومع ذلك ، يتم تطوير المناجم المفتوحة وتحت الأرض في هذه الأنابيب عندما تحتوي على ماس مناسب للتعدين المربح. كما تم تجفيف الماس وتآكله من بعض هذه الأنابيب. هذه الماسات موجودة الآن في الرواسب (الغرينية) الرسوبية للتيارات والخطوط الساحلية.

يتطلب تكوين الماس الطبيعي درجات حرارة وضغوط عالية جدًا. تحدث هذه الظروف في مناطق محدودة من عباءة الأرض على بعد حوالي 90 ميلاً (150 كيلومتراً) أو أكثر تحت السطح ، حيث درجات الحرارة لا تقل عن 2000 درجة فهرنهايت (1050 درجة مئوية) 1. بيئة ضغط الحرارة الحرجة لتشكيل الماس والاستقرار ليست الحاضر على الصعيد العالمي. بدلاً من ذلك ، يُعتقد أنه موجود بشكل أساسي في الوشاح الموجود أسفل المساحات الداخلية المستقرة للوحات القارية 2.

يتم تسليم الماس الذي تم تشكيله وتخزينه في "مناطق استقرار الألماس" إلى سطح الأرض أثناء الانفجارات البركانية ذات المصدر العميق. هذه الانفجارات تمزق أجزاء من عباءة وتحملها بسرعة إلى السطح 3. انظر الموقع 1 في الرسم البياني في الجزء العلوي من الصفحة. هذا النوع من الانفجارات البركانية نادر للغاية ولم يلاحظه الإنسان الحديث.

هل الفحم متورط؟ الفحم عبارة عن صخرة رسوبية ، مكونة من بقايا نباتية تترسب على سطح الأرض. نادرا ما يتم دفنها في أعماق أكبر من ميلين (3.2 كيلومتر). من غير المرجح أن يكون قد تم نقل الفحم من القشرة إلى عمق أقل بكثير من قاعدة الصفيحة القارية. من المرجح أن يكون الكربون الموجود في ماس الأرض هو الكربون المحبوس في باطن الأرض وقت تكوين الكوكب أو تسليمه إلى أعماق كبيرة عن طريق الاندثار.

الماس من رواسب المحيط؟ تحدث مناطق الاندماج عند حدود الصفيحة المتقاربة حيث يتم إجبار صفيحة واحدة على الهبوط داخل الوشاح. أثناء نزول هذه اللوحة ، تتعرض لارتفاع درجة الحرارة والضغط. تم العثور على الماس في الصخور التي يعتقد أنها قد هبطت ثم عاد إلى السطح. هذه الأنواع من الصخور نادرة جدًا ، ولم يتم تطوير أي رواسب تجارية معروفة للماس فيها. كان الماس الموجود في هذه الأنواع من الرواسب صغيرًا جدًا وغير مناسب للاستخدام التجاري.

2) تشكيل الماس في مناطق الاستنباط

تم العثور على ألماس صغير في الصخور التي يُعتقد أنها تم طرحها في عمق الوشاح بعمليات تكتونية الصفائح - ثم عادت إلى السطح 4. (انظر الموقع 2 في المخطط بأعلى الصفحة.) قد تحدث الصفيحة على مسافة أقل من 50 ميلاً (80 كيلومتراً) تحت السطح وفي درجات حرارة منخفضة تصل إلى 390 درجة فهرنهايت (200 درجة مئوية) 1. في دراسة أخرى ، وجد أن الماس من البرازيل يحتوي على شوائب معدنية صغيرة تتوافق مع علم المعادن قشرة محيطية 8. لدى البعض الآخر شوائب تشير إلى أن مياه البحر المغمورة كانت متورطة في تكوينها 9.

بحثت دراسة حديثة عن أصل الماس الأزرق المحتوي على البورون والذي تشكل على عمق يصل إلى 400 ميل (650 كم). احتوت هذه الألماس فائقة العمق أيضًا على شواهد تشير إلى أنها مشتقة من قشرة محيطية مغمورة. 10

هل الفحم متورط؟ الفحم ليس مصدرا محتملا للكربون لعملية تشكيل الماس. مصادر الكربون الأكثر احتمالا من تحريض صفيحة محيطية هي صخور الكربونات مثل الحجر الجيري والرخام والدولوميت ، وربما جزيئات الحطام النباتي في الرواسب البحرية.

الماس تأثير الكويكب: تم العثور على الماس في وحول حفر العديد من مواقع تأثير الكويكب. مثال ممتاز هو Popigai Crater في شمال سيبيريا ، روسيا. لقد تعرضت الأرض مرارًا وتكرارًا للكويكبات على مدار تاريخها. هذه الكويكبات تضرب بقوة أن يتم إنتاج الضغوط ودرجات الحرارة العالية بما يكفي لتشكيل الماس. إذا كانت الصخرة المستهدفة تحتوي على الكربون ، فقد تحدث الظروف اللازمة لتشكيل الماس داخل منطقة التصادم. هذه الأنواع من الماس نادرة ولا تلعب دورًا مهمًا في استخراج الماس التجاري.

3) تشكيل الماس في مواقع التأثير

طوال تاريخها ، تعرضت الأرض مرارًا وتكرارًا للكويكبات الكبيرة. عندما تضرب هذه الكويكبات الأرض ، يتم إنتاج درجات حرارة وضغوط شديدة. على سبيل المثال: عندما يصطدم كويكب بعرض ستة أميال (10 كيلومترات) بالأرض ، يمكن أن يسافر بسرعة تصل إلى 9 إلى 12 ميلًا في الثانية (15 إلى 20 كيلومترًا في الثانية). عند التأثير ، ينتج عن هذا الجسم ذو السرعة الفائقة انفجار طاقة مكافئة للعديد من الأسلحة النووية ودرجات حرارة أكثر حرارة من سطح الشمس 5.

درجات الحرارة والضغط المرتفعة لهذا التأثير أكثر من كافية لتشكيل الماس. وقد تم دعم هذه النظرية الخاصة بتكوين الماس من خلال اكتشاف الماس الصغير حول العديد من مواقع تأثير الكويكبات. انظر الموقع 3 في الرسم البياني في أعلى الصفحة.

تم العثور على ماس صغير شبه ملليمتر في الحفرة النيزكية في أريزونا. تم العثور على ماس صناعي متعدد البلور يصل حجمه إلى 13 مم في الحفرة Popigai في شمال سيبيريا ، روسيا. 7

هل الفحم متورط؟ يمكن أن يوجد الفحم في المنطقة المستهدفة من هذه الآثار ويمكن أن يكون مصدر الكربون للماس. الحجر الجيري ، والرخام ، والدولوميت ، وغيرها من الصخور الحاملة للكربون هي مصادر للكربون على الأرجح أكثر من الفحم.

الماس خارج كوكب الأرض: تم اكتشاف الماس في بعض النيازك. ويعتقد أن هذه الماس قد تشكلت في الفضاء استجابة لتأثيرات الكويكبات أو غيرها من الأحداث الشديدة.

4) تشكيل في الفضاء

اكتشف باحثو ناسا أعدادًا كبيرة من الماسات النانوية في بعض النيازك. (الماسات النانوية هي ألماس يبلغ قطرها بضعة نانومترات - بمليارات الأمتار في القطر). يوجد حوالي ثلاثة بالمائة من الكربون في هذه النيازك في شكل أحجار نانوية. هذه الماسات صغيرة جدًا لاستخدامها كجواهر أو مواد كاشطة صناعية ؛ ومع ذلك ، فهي مصدر للمواد الماس 6. انظر الموقع 4 في الرسم البياني في الجزء العلوي من الصفحة.

وجد باحثو سميثسونيان أيضًا أعدادًا كبيرة من الماس الصغير عندما كانوا يقطعون عينة من نيزك ألين هيلز 7. ويعتقد أن هذه الألماس في النيازك تشكلت في الفضاء من خلال تصادمات عالية السرعة مماثلة لكيفية تشكل الماس على الأرض في مواقع التصادم.

هل الفحم متورط؟ الفحم لا يشارك في إنشاء هذه الماسات. مصدر الكربون هو من جسم آخر غير الأرض.

"لقد سئلت مرارًا وتكرارًا ،" ما هي نظريتك عن بلورة الماس الأصلية؟ "
"كل ما يمكن قوله هو أنه بطريقة ما غير معروفة ، فإن الكربون ، الذي كان موجودًا في أعماق المناطق الداخلية من الأرض ، قد تم تغييره من مظهره الأسود وغير المثير للجوهرة إلى أجمل الأحجار الكريمة التي رأت النور على الإطلاق".
غاردنر ف. ويليامز ، المدير العام لشركة De Beers Consolidated Mines المحدودة ، 1887 إلى 1905. 11

الأدلة الأكثر إقناعا

والدليل الأكثر إقناعًا على أن الفحم لم يلعب دورًا في تكوين معظم الماس هو المقارنة بين عصر ألماس الأرض وعصر النباتات البرية القديمة.

تشكلت معظم رواسب الألماس المستضافة الصخرية التي تم العثور عليها خلال فترة ما قبل الكمبري - وهي الفترة الزمنية بين تكوين الأرض (منذ حوالي 4600 مليون سنة) وبداية العصر الكمبري (قبل حوالي 542 مليون سنة). في المقابل ، لم تظهر النباتات البرية القديمة على الأرض إلا منذ حوالي 450 مليون عام - أي بعد 100 مليون سنة تقريبًا من تشكيل الغالبية العظمى من الماس الذي تم استخراجه.

نظرًا لأن الفحم يتكون من بقايا النباتات الأرضية ، وأن أقدم النباتات البرية أصغر من أي الماس الذي تم تأريخه تقريبًا ، فمن السهل أن نستنتج أن الفحم لم يلعب دورًا مهمًا في تكوين الماس الطبيعي للأرض.

المراجع
1 إرليش ، أنا. Dan Hausel، W. (2002). ودائع الماس. جمعية التعدين والتعدين والاستكشاف. ص. 74-94. ISBN 0873352130.
2 المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (1998). تم العثور على طبيعة الماس - الماس على النوى القارية. المتحف الأمريكي لتاريخ الطبيعة.
3 المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (1998). طبيعة الماس - كيمبرلايت ولامبرويت. المتحف الأمريكي لتاريخ الطبيعة.
4 المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (1998). طبيعة الماس - من التصادمات القارية وتأثيرات النيزك ونجم الغبار. المتحف الأمريكي لتاريخ الطبيعة.
5 أوكس ، مورين (2003). نمذجة تأثير الكويكب - هل قتل الديناصورات؟ مختبر لوس ألاموس الوطني. URL
6 Vu، Linda (2008). عيون سبيتزر مثالية لاكتشاف الماس في السماء. ناسا / مختبر الدفع النفاث Caltech. URL
7 تايسون ، بيتر (2000). الماس في السماء. نوفا اون لاين. URL
8 Walter، M.J. and others (2011). عرض الماس عمق دورة الكربون للأرض. معهد كارنيجي للعلوم. URL
9 كراجيك ، كيفن (2015). تكسير الماس المفتوح للرسائل من أعماق الأرض. حالة الكوكب ، معهد الأرض | جامعة كولومبيا. URL
10 معهد الأحجار الكريمة الأمريكية (2018). اكتشف الباحثون الأصل الفريد للماس الأزرق ، معهد الأحجار الكريمة الأمريكي. URL
11 The Diamond Mines of South Africa: by Gardner F. Williams؛ شركة ماكميلان 1902 ، المجلد 2 ، صفحة 152. URL

تشكيل الماس على سطح الأرض

في الخمسينيات ، تم اكتشاف طرق جديدة لتشكيل الألماس على سطح الأرض. كان العلماء قادرين على خلق ظروف درجة الحرارة والضغط اللازمة لإنشاء الماس في المختبر. معظم الماسات المبكرة لم تكن بجودة الأحجار الكريمة ، لكنها كانت مثالية للاستخدام كحبيبات كاشطة في لقم الثقب وأدوات القطع وعجلات الطحن. قريباً يتم تصنيع الماس الأكبر في المختبر لاستخدامه كمحامل مقاومة للاهتراء ومغاسل حرارية لمعالجات الكمبيوتر ونوافذ ذات درجة حرارة عالية.

اليوم جميع الماس المستخدم في العمليات الصناعية تقريباً عبارة عن ماس تم إنشاؤه في المعمل. كما أنها مصنوعة في الصفات عالية بما يكفي لكسب الدرجات عديم اللون والمضمنة قليلاً جداً من مختبرات الدرجات الماس. وهي مصنوعة في طيف من الألوان عن طريق إضافة النيتروجين (الأصفر) أو البورون (الأزرق) إلى البيئة التي تشكل الماس. تتوفر الألوان الخضراء والوردية والبرتقالية والألوان الأخرى في عمليات المعالجة بعد النمو. يتم تصنيع الماس الذي تم إنشاؤه في المختبر في الولايات المتحدة وعدة دول أخرى. الصين هي الدولة الرائدة في إنتاج الماس الذي تم إنشاؤه في المعمل.

يتم تصنيع جميع أنواع الماس المزروع في المعمل باستخدام معدات تستهلك كمية هائلة من الكهرباء ، وهو أمر ضروري لتهيئة ظروف درجة الحرارة والضغط اللازمة لنمو الماس. من المحتمل أن يتم توليد بعض هذه الكهرباء من حرق الفحم. قد تكون هذه أفضل الأمثلة على الماس الذي يتم تصنيعه باستخدام الفحم.

شاهد الفيديو: اسهل طرق لمعرفة الالماس الطبيعي Industrial and natural diamonds (يوليو 2020).