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世界上最硬的矿物

如果把任何两种不同的矿物互相刻划,两者中必定会有一种受到损伤,但有一种矿物,能够划伤其他一切矿物,却没有一种矿物能够划伤它,这就是金刚石。金刚石俗称“金刚钻”,也就是我们常说的钻石的原身,它是一种由碳元素组成的矿物,是自然界中由单质元素组成的粒子物质,是碳的同素异形体

        金刚石有哪些与众不同的特点呢?金刚石一般为粒状,它是五颜六色的,从无色到黑色都有,以无色的为特佳,它可以是透明的,也可以是半透明或不透明,金刚石的折射率非常高,色散性能也很强,这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量,极纯净者无色,一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体和四面体等。纯净者透明,含杂质的半透明或不透明。金刚石具有亲油疏水性和摩擦生电性等,总体来说,金刚石的脾气特别好,特别老实,它具有非磁性、不良导电性、耐酸性和耐碱性。

 

        为什么金刚石会那么硬呢?金刚石的成分是碳,例如,制造铅笔芯的材料是石墨,成分也是碳,然而石墨却是一种比人的指甲还要软的矿物。金刚石和石墨这两种矿物为什么会如此不同? 科学家研究发现,原来金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物,这是一种在其他矿物中都未曾见到过的特殊的致密结构,金刚石的绝对硬度是刚玉的150倍,石英的1000倍。

        金刚石在我们生活中的用途非常广泛,金刚石按用途分为两类,质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石,质差粒小的用于工业称工业用金刚石。宝石级金刚石,又称钻石(图1),被誉为“宝石之王”,价值昂贵,是世界公认的第一货品,其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志,巨型的美钻可以价值连城。物以稀为贵,钻石由于光泽灿烂,晶莹剔透,折射率高,在灯光下显得闪闪生辉,成为女士最爱的宝石,无数女生都渴望白马王子亲手给自己戴上象征爱情的钻戒。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石),以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。我们日常生活中经常可见到金刚石,例如,工艺品和工业中的切割工具、刀具、钻头等(图2)。

                                                              

图1  钻石(图片来源于网络)

     

图2  金刚石锯片(图片来源于网络)

 

        人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史,早在公元前3世纪古印度就发现了金刚石。金刚石矿石有岩浆岩和冲积矿两类,已知含金刚石的母岩有金伯利岩钾镁煌斑岩榴辉岩3种,其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。世界金刚石矿产资源并不丰富,远不能满足宝石与工业消费的需要,因此,我们要十分珍惜和合理利用矿产资源。

        金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在的最坚硬的物质,金刚石不是只在地球上才有产出,已发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。世界各地都发现了金刚石矿,其中澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是著名的五大金刚石产地。当然,中国也有金刚石,已经在山东、江苏、新疆等多个地区发现了金刚石。那么贵州有没有金刚石矿呢?有,而且贵州是中国率先发现原生金刚石的第一个省区,也是全国发现高品位Ⅱ型金刚石的地区,并且贵州省地质博物馆还收藏了贵州省地质矿产勘查局101地质队捐赠的金刚石(图3)和1965年7月在镇远马坪发现的我国第一个金刚石原生矿,即含“金刚石”的母岩体“东方一号”(图4)。

 

图3   101地质队捐赠的金刚石

  

 图4  金刚石的母岩煌斑岩(“东方一号”)

        贵州金刚石找矿还有一段历史溯源呢,20世纪50年代中期,湖南地质局沅水地质队在沅江下游发现具有工业价值的金刚石砂矿之后,为解决来源和扩大远景,沿河上溯,进入贵州,从而最先揭开了贵州金刚石找矿勘查工作的序幕,并且这支金刚石勘查专业队也留在了贵州,于1960年更名为101地质队。101地质队自1959年起,经过地质工作者长期的找矿勘查,投入大量工作,广泛开展了贵州全境金刚石的普查找矿,于1965年7月率先在镇远县马坪找到了原生金刚石(“东方一号”),并正式探明储量3774克拉(合755克);勘查找到了40多处金刚石砂矿出土点,选获金刚石近200颗,通过研究发现了贵州金刚石中含有丰富高品位Ⅱ型金刚石,通过长期的勘查和研究,已基本查明了全省金刚石的产出分布及其特征,积累了丰富的资料。

        马坪金刚石是我国发现的第一个原生金刚石产地,填补了当时全国尚无原生矿的空白,而且发现了高品位的Ⅱ型金刚石,不仅推动了全国金刚石原生矿的找矿勘查工作,也丰富了我国金刚石的资源类型,对于促进金刚石的地质科学研究也颇有意义,期待着通过地质工作者的不懈努力,能发现更多的金刚石产地和优质的金刚石。

 

                                            (贵州省地质博物馆   李丙霞)