非金属区——山东省蒙阴县西峪金刚石矿

知识点解说

1.“钻石之母”金伯利岩

金伯利岩因1870-1871年首先发现于南非金伯利城而得名。我国早期将其翻译为角砾云母橄榄岩。由于它是金刚石(俗称钻石)的母岩,所以逐渐为世人所知。

原生金刚石矿床的主要成矿母岩仍然是金伯利岩和钾镁煌斑岩或橄榄金云火山岩。

 

含金刚石(钻石)的金伯利岩(自然资源实物地质资料中心,中国地质博物馆 摄)

 

金伯利岩中的原生金刚石(自然资源实物地质资料中心,中国地质博物馆 摄)

金伯利岩含有很多角砾。在这些角砾成分中,有一些是来自地幔的石榴二辉橄榄岩和榴辉岩的包体,有一些是盖层沉积岩、变质岩碎块及一些早期金伯利岩的角砾。组成斑晶的矿物主要是橄榄石、金云母、翠绿色的铬透辉石以及玫瑰红色的镁铝榴石。金伯利岩中含有的原生金刚石常常带有深浅不同的黄色色调,呈现油脂光泽,常常由于熔蚀作用而呈现浑圆状,晶面弯曲,需要经过切割加工才能成为闪烁生辉的宝石。

2.金刚石—“硬度之王”和“宝石之王”

“钻石恒久远,一颗永流传。”很多人都是从这一句话才开始了解钻石的。钻石是每个人都很喜欢的宝石,它一般是透明颜色,呈现华丽的火彩。世人赞美钻石,因为它象征爱情的坚贞不渝,并代表权力与地位。好多人有疑问金刚石是不是钻石,钻石和金刚石有什么区别?

其实,钻石是珠宝学名称,金刚石是矿物学名称,跟西红柿与番茄差不多。金刚石是钻石的原石。只有经过切割、加工和琢磨的宝石级金刚石才能称为钻石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。

 

美丽的钻石(图片来源于网络)

金刚石是由纯碳组成的一种矿物,但却是自然界中天然存在的最坚硬的物质。金刚石具有超硬、耐磨、热敏、半导休及透远等优异的物理性能,素有“硬度之王”和“宝石之王”的美称。

世界上主要的钻石产区有非洲(南非、纳米比亚等)、澳大利亚、俄罗斯等。

3.人造金刚石与工业应用

金刚石作为超硬材料及制品,被誉为“最硬最锋利的工业牙齿”。机件加工、航空航天、国防军工以及光伏与电子信息等领域里的各种高难材料加工难题,在它面前都迎刃而解,因此利用金刚石超硬的力学性能,可加工很多材料。

人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。天然金刚石在自然界中极其稀有,基本属于不可再生资源,同时其具有特殊的性质和光泽,自古以来用途就非常广泛。世界各国都把发现特大金刚石当作“奇宝”载入史册。

坚硬、漂亮的金刚石与又黑又软的石墨是同胞兄弟,它们出自同一个母体-碳。天然金刚石既然是碳元素在地壳内部的高温条件下,受到极髙压力而变成的,那么,能不能人为地创造高温髙压的条件,把便宜的石墨变成昂贵的金刚石呢?

 

Lightbox的人工彩钻(图片来源于网络)

人们开始了实验,可是要同时获得很高的温度和很高的压力,却是一件十分困难的事,所以在几十年的时间里,试验一直没有成功。到了1954年终于合成出了人造金刚石,后来很快就在工业上大量生产了。

人造金刚石和天然金刚石一样,具有许多有用的特性。例如,金刚石是赫赫有名的硬骨头,如果把镶嵌有金刚石的钻头来钻探地下宝藏,不但经久耐用,而且钻探速度比普通合金钻头高几倍;用它做成的拉丝模,可以用来拉出比蜘蛛丝还细的钨丝、钼丝等金属丝,拉出的丝的表面很光滑,一个金刚石拉丝模,抵得上250个硬质合金拉丝模的寿命。金刚石的用途还多着哩,靠开采自然界里埋藏的金刚石根本不能满足要求,所以许多国家都在发展人造金刚石的工业生产。

金刚石的工业应用(图片来源于网络)

4.蒙阴地下为何有这么多珍贵的金刚石矿藏

中国是金刚石矿石资源分布比较贫乏的国家之一,主要分布在中国的东部,自北向南分别为辽宁的瓦房店、山东的蒙阴,还有湖南的沅江流域,都是金伯利岩型。但湖南尚未找到原生矿(以砂矿为主),其中山东个头相对较大,辽宁质量较好。另外,在其他省份也有发现金刚石矿,但品质和质量都没有达到开采的要求。

1965年在山东临沂市蒙阴县常马庄发现中国第一个具有工业价值的金伯利岩脉——红旗1号岩脉,结束了中国没有金刚石原生矿的历史,开创了中国金刚石找矿的新纪元。2014年,山东临沂市被正式命名为“中国金刚石之都”。

为何是临沂蒙阴?

据介绍,金刚石是地下岩浆活动的结晶,其主要成分是碳。碳元素在地层深处受到高温高压作用发蜕变,结晶成结构牢固的矿物晶体,遇到火山活动时,碳晶体突破地壳喷出,附存于一种名为金伯利岩的岩石中。临沂蒙阴地处中国东部最大的断裂带——郯庐断裂带上,该断裂带的地质活动曾经十分活跃,有利于金刚石的形成。

 

山东省蒙阴金伯利岩露天矿坑(图片来源于网络)