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ダイヤモンドはどのように形成されますか？

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発掘されたダイヤモンド
発掘されたダイヤモンド

ダイアモンドは、上部マントルの表面から約100マイル下の地球の深部に形成されます。明らかに地球のその部分では非常に暑いです。多くの圧力、下にある岩石の重さ、がありますので、高温と高圧の組み合わせは、地球でダイヤモンド結晶を成長させるために必要なものです。私たちが知る限り、地球で形成されたすべてのダイヤモンドはそのような条件下で形成され、もちろん、それは直接サンプリングできない地球の一部です。その深さまで掘削する方法も、地球の上部マントルまで降りる方法もありません。

ダイヤモンドはどのように地球の表面に移動しますか？

表面に見られるダイヤモンドは、非常に深く着いた火山噴火によって表面にもたらされたものです。それは非常に特別な種類の噴火であり、非常に暴力的であると考えられており、地球の歴史のかなり前に発生しました。このような噴火は最近見たことがありません。彼らはおそらく地球がより暑かった時代であり、それがおそらくそれらの噴火がより深く根付いた理由です。これらの噴火により、すでに形成されたダイヤモンドが上部マントルから地球の表面に運ばれました。噴火が地表に達したとき、火山材料の山を作り上げ、最終的に冷却し、その中にダイヤモンドが含まれています。これらは、世界中の多くの採掘されたダイヤモンドの供給源である、いわゆるキンバーライトです。

したがって、表面にもたらされたダイヤモンドについて私たちが知っていることの1つは、ダイヤモンドが上部マントルから地球の表面にもたらされるキンバーライト噴火のプロセスが非常に迅速に行われなければならなかったことです。長すぎて遅すぎると、文字通りグラファイトになってしまいます。そのため、素早く移動することで、基本的にダイヤモンド構造の所定の位置に固定されました。ダイアモンドが高温から低温に非常に迅速に運ばれると、すぐに、数時間で、これらの噴火、表面に移動するこれらのキンバーライトパイプは、20〜30マイルの速度で移動した可能性があります。時間。ダイヤモンドが表面に運ばれ、比較的急速に冷却されると、これらの炭素原子は所定の位置に固定され、グラファイトへの再配置を開始するのに十分なエネルギーがありません。

ダイヤモンドの形成における炭素の役割は何ですか？

ダイヤモンドは炭素でできているため、高温高圧下で炭素原子として形成されます。それらは結合して結晶の成長を開始します。温度と圧力のため、これらの条件下では、各炭素原子が他の4つの炭素原子に結合しているこの非常に強いタイプの結合で、炭素原子は互いに結合します。炭素原子の間に形成されるこれらの非常に強力な共有結合のうち4つに各炭素原子が関与しているため、ダイヤモンドは非常に硬い材料です。その結果、このハードマテリアルが得られます。再び、炭素がどこから来て、どれだけ速く成長しているか、それらはすべて未解決の問題ですが、明らかに条件は、それらが結合し始めるのに十分近接している炭素原子のグループを持っているようなものです。他の炭素原子が近くに移動すると、それらが付着します。それが結晶が成長する方法です。この繰り返しネットワーク、この炭素原子の構造を生成するのは、原子が所定の位置に固定されるプロセスであり、最終的には、十分に大きくなり、目に見える結晶が生成されます。これらの各結晶、各ダイヤモンド、1カラットのダイヤモンドは、文字通り数十億個の炭素原子を表しており、これらはすべてこの非常に規則正しい結晶構造を形成するために所定の位置に固定する必要がありました。

あなたは、科学者は炭素がどこから来たのか分からないと述べました。 いくつかの可能なソースは何ですか？

場合によっては、炭素は地球のマントル内で発生したため、すでに地球に存在していた炭素です。他のケースでは、炭素が地球の表面近くで発生した可能性があることを示唆する非常に奇妙な証拠があります。この炭素は、沈み込みと呼ばれるプレートテクトニクスのメカニズムによって地球の上部マントルに運ばれた炭酸塩堆積物または動物、植物、貝殻など、文字通りの炭素である可能性があるという考えです。

ダイヤモンドの形成にはどれくらい時間がかかりますか？

どれくらい時間がかかるかは本当にわかりません。ダイヤモンドのさまざまな部分に含有物を日付付けしようとする試みがあり、それらはほとんど成功していません。数日、数週間、数ヶ月から数百万年という短期間でダイヤモンドが形成される可能性があります。通常、地球上で成長する多くの結晶と同様に、それは連続的なプロセスではありません。ダイヤモンドは成長を開始し、その後、何らかの理由（条件、温度、圧力、炭素源など）の中断が発生する可能性があり、数百万年、何億年も座ってから再び成長を開始する可能性があります。それは彼らに何らかの成長期間を与えようとする問題の一部です。物事は常に地球で継続的に発生するとは限りません。

ラボでダイヤモンドを成長させ、そこで条件をシミュレートできます。しかし、研究室でダイヤモンドを成長させるために私たちがしなければならないことがありますが、それが地球でどのように起こるかについては明らかではありません。実験室では、それらは通常成長しますが、いくつかの触媒があります。ダイヤモンドを成長させるためにいくつかの金属がしばしば添加されますが、これらの同じ触媒は地球の上部マントルからのダイヤモンドでは観察されません。

ダイヤモンドは何歳ですか？

私たちが知る限り、すべてのダイヤモンドは地球上ではかなり古いものです。ほとんどのダイヤモンドの形成は、おそらく地球の歴史の最初の数十億年の間に地球で起こりました。発見されたより若いダイヤモンド鉱床があります-岩自体、キンバーライトは、おそらく数億年前のものです。彼らがダイヤモンドを年代測定する方法は、通常、放射性年代測定が可能なダイヤモンドに他の鉱物が含まれていることに注目しています。ダイヤモンド自体に日付を付けることはできません。しかし、ミネラル包有物にカリウムなどの特定の元素や放射性年代測定に使用できるものが含まれている場合は、ダイヤモンドの包有物を年代測定することで、ダイヤモンド自体の年齢をある程度知ることができます。そして、これらの日付は常にダイヤモンドがかなり古いことを示唆しています。少なくとも1億年前ですが、ほとんどの場合、10億年から30億年前のどこかで、地球はおそらく今日よりも暑かったので、ダイヤモンドの成長にはおそらく条件がより適切でした。

スミソニアンの自然史博物館に展示されている有名なホープダイヤモンドは何歳ですか？

Hopeダイヤモンドは少なくとも10億年前のものです。ダイヤモンドを表面に運んだ元の岩は見えませんが、ダイヤモンドの証拠があるインドのキンバーライトを見つけました。これらのキンバーライトは、少なくとも10億歳のものです。したがって、インドで見つかったホープダイヤモンドおよび類似のダイヤモンドは、少なくとも10億年前、おそらくもっと前に表面にもたらされたことを示唆しています。ですから、希望のダイヤモンドは少なくとも10億年前のものだと言って安心です。他のほとんどのダイヤモンドの年齢の広がりを見ると、おそらくそれよりずっと古いでしょう。

Hope Diamondが異常なのはなぜですか？

そのサイズと色は非常に珍しいです。ダイヤモンドを採掘する人々の歴史を考えると、ホープダイヤモンドのサイズと品質のダークブルーダイヤモンドを生産したダイヤモンドは1つしか見つかりませんでした。それはあなたにそれがどれほど珍しくてどれだけ驚くべきものであるかの感覚を与えます。繰り返しになりますが、私はこれが人類がカットした宝石であると同時に、地球の産物である自然史オブジェクトと同じくらい注目に値すると主張してきました。ほとんどの場合、人々は「インドで発見された」という希望のダイヤモンドについて書き始めます。私がいつも人々に伝えようとしている点の一部は、実際に物語がもっと早く始まったことです。多くのダイヤモンドは、発生したはずのこれらのすべてを生き残らなかったため、そのポイントに到達することはありません。

パート2では、カラーダイヤモンド、科学者が研究室で合成バージョンをどのように成長させているか、紛争ダイヤモンドの販売を抑制するための世界的な取り組みについて学びます。 この3部構成のシリーズの最終回では、スミソニアンのコレクションの背後にある魅力的な物語を発見してください。