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金刚石和金伯利岩

作者: 赵晓晨

  3000年前,在印度安德拉邦的克利希纳河和彭纳河的沙砾层中,最早发现了晶莹夺目、硬度超强,梵文名字为Vajra(跋折罗)的宝石。古代印度人认为它是从上天掉下来的“神女泪滴”、“星星碎片”,视其为“神圣之物”,用来驱魔避邪,祈求幸福安康。
  寓意为“金中之最刚”的Vajra(跋折罗)传入我国后,被译意为“金刚”,人们认为它不仅与黄金有关,而且与佛教相关:佛经里常有“般若为金刚”,“金刚力士”等文字。
  
  “金刚”乎“钻石”乎
  
  金刚石,是一种纯碳晶体,呈八面体、菱形十二面体、立方体,或是它们的聚形晶体。硬度比石英大1000倍、比刚玉大150倍,是自然界最硬的物质。它的比重为3.47~3.56。颜色呈淡黄、绿、褐、灰、棕、黑色,纯净者无色透明,具有极高的抗磨能力和化学稳定性,能持久地闪耀光泽。金刚石的折光率很大,色散强,当被琢磨成几十个小面后,在白光照射下,具有光辉灿烂和晶莹似火的光学效应,所以享有“宝石之王”的美誉。“金刚石”和“钻石”在英文中统称为Diamond(译成中文就是“钻石”),该词源于希腊语Adamas(阿达麦斯),是“不可战胜的”之意。但到了语言文字丰富的我国,问题复杂了:来自印度的金刚石和来自西方的钻石是“同一物质的不同称呼”这一说法,受到学术界的质疑;民间所俗称的“金刚钻”,学术界也不屑一顾;通常业内所说的“金刚石是矿物学名称,钻石是经过切割琢磨成成品后的金刚石”,“钻石是宝石名、工艺名”等,也不为学术界认同。
  那么,“金刚石”和“钻石”该如何界定?权威人士认为:“金刚石是特种非金属矿产,按质量可分为宝石级和工业用两大类。其中,透明无暇,光洁明亮,具一定规格,达到宝石级标准的金刚石,不论它是否经过切割琢磨,均为钻石”。这一认识,在我国建材部门颁布的金刚石工业分类和分级标准中,得到充分体现。
  自然界中,天然金刚石的产出量非常稀少,一般原生矿品位是一亿分之七;砂矿品位是一亿分之一。在所获的金刚石原料中,可称钻石的不足25%;经人工切割琢磨后的钻石成品,仅占钻石原料的20%左右。
  
  打着殖民烙印的“母岩”
  
  19世纪60年代末,从南非(阿扎尼尔)瓦尔地区传出了震惊世界的消息:1869年在霍普敦邻近的亚赫斯丰坦、1870年在瓦尔南边的杜多伊斯潘,相继发现了“布尔丰坦”、“普列米尔”、“戴比尔斯”等世界上首批金刚石原生矿床。1872年,英国殖民当局掠夺了这块地方,并以当时英国殖民大臣金伯利勋爵的名字命名了这个地区,这就是后来的金伯利城。由于金伯利地区是最先发现原生金刚石矿床之地,理应按照岩石性质和成分命名的含金刚石“母岩”,却在1887年被英国人冠上了“金伯利岩”之名。从此,一个与地质学毫不相干的殖民者的名字牢牢地印在了这一珍贵的岩石上。
  
  “母岩”来自上地幔
  
  金伯利岩的发现,为研究金刚石的成生环境打开了方便之门。人们多方面研究后认定,这一“珍稀礼物”来源于地壳以下400千米深度的上地幔。那里的下部为软流低速层,温度高达1140~1400℃,密度达300~3400kg/m3,压力达4,5万~8,0万个大气压,足可以使岩石熔化。俄罗斯地质矿物学家赛利克教授对混杂在金伯利岩中那些完全不同于金伯利岩的其他岩浆岩岩石碎块进一步研究后发现:这种碎块中的金刚石含量比金伯利岩中的金刚石含量高出50~300倍,甚至数万倍。于是,他推测在上地幔蕴藏着取之不尽的金刚石晶体。各种富含金刚石的岩石被熔融或熔蚀后,在低速层内缓慢流动,与金伯利岩中率先结晶的金刚石晶体、含铬镁铝榴石、橄榄石、铬透辉石以及挥发分等一起,在地球内应力的高压驱动下,由金伯利岩浆携带着,经过几十亿年的漫长岁月,沿着深大断裂(规模巨大向地下深切而且发育时期很长的区域性断裂)向地表移动。当岩浆运移到不透水层或封闭条件较好的地段,挥发分在岩浆上部过饱和聚集,一旦压力超过盖层所能承受的负荷极限后,随即喷出地表,引发火山爆发。出露或散落于地表的金伯利岩,经过风化剥蚀,金刚石晶体或随地势滚动,或随流水迁移,或被飞禽吞食……散布在远离金伯利岩母体的河流砂砾和山地泥土中,这即是人们最先发现的金刚石次生矿床。
  
  金伯利岩的显著特征
  
  新鲜的金伯利岩,呈灰、灰黑、灰蓝、暗绿诸色,由基质、斑晶、岩石碎块、胶结物等组成。金伯利岩的重要特征之一,是具有强烈的蛇纹石化。重要特征之二是地表部分极易风化成酥碎的土状。按其风化程度不同,可分为土黄、褐黄色和灰蓝色,通常称之为“黄土”和“蓝土”,是极具特征性的找矿标志。
  金伯利岩在南非被发现后,相继在扎伊尔、刚果、博茨瓦纳、加纳、安哥拉、塞拉利昂、委内瑞拉、巴西、俄罗斯、印度和我国等世界各地发现了3000多个在产状、矿物组合、岩石化学诸方面与之相似的岩体,但大多数不含金刚石,真正具有开采价值的仅有400个左右。1979年,在西澳大利亚金伯利高原库努努拉镇以南100千米的盖尔湖南部,发现了一种新的含金刚石的钾镁煌斑岩,金刚石含量比金伯利岩高数十倍,储量也大。从而,金伯利岩是金刚石惟一母岩的地位受到了挑战。新型金刚石母岩的发现,为寻找金刚石矿藏拓开了眼界,使成矿理论的研究进入了崭新的阶段。
  
  金刚石晶体中的“王者”
  
  公元130年,印度重达800克拉的“光明之山”,是世界上最早发现的大于500克拉的金刚石巨大晶体。其后于1893年6月30日,在南非奥兰治自治州发现了重995.2克拉的“高贵无比”(又名爱克赛西奥)。到了1905年1月,在南非(阿扎尼亚)比勒陀利亚的普列米尔金刚石原生矿采场上,无意间发现了一颗重达3106.0克拉,被命名为“库利南”的宝石级金刚石晶体解理块,它毫无异议地占据了金刚石族群中的“王者”宝座。说来蹊跷。1919年,还是在普列米尔矿体采场内,又发现了一颗与“库利南”特征极其相似的宝石级金刚石晶体的解理块,体积仅次于“库利南”,重达1500克拉。按惯例,如此大的晶体理应受到社会的重视并被赋予新的名称。但是,经过多方面的科学鉴定,它与14年前发现的“库利南”实属同一晶体,故而没有给它冠以任何名称。
  专家推断,几十亿年前,在地球的上地幔,一块重达4606克拉以上的宝石级金刚石晶体结晶后,在随金伯利岩浆向地表运移过程中,由于身躯巨大,受到诸多方面的阻挠、挤压和碰撞,加上该晶体自身有一条脆弱解理面,在强大的地应力和相互碰压等作用下,解理面间的粘合力受到了严峻挑战,直至最后破裂分开并渐渐远离。后来,第一块“库利南”,被切割成9颗大钻石和96颗小钻石,全归英皇室占有。最重的一颗530,2克拉,镶在了英王的权杖上,起名为“非洲之星”。据悉:迄今为止,重3106克拉的“库利南”(不包括后来发现的1500克拉)的金刚石“王者”地位,仍然后无来者。
  
  金刚石重要地位和前景
  
  19世纪以来,世界各国己把占有金刚石,作为财富和权利的象征。它是除钢铁之外,衡量一个国家现代化和工业化水平的重要标志。宝石级金刚石作为稀世之宝,它的装饰作用、银行储备作用、国际间投资手段作用及其观赏、保值、收藏作用日趋重要:其价值已是黄金的1000倍,是国际上经久不衰的特殊商品。工业金刚石是冶金、机械、电子、军工、地质勘探、矿山开采等工业部门和空间技术部门广泛应用的材料。
  天然金刚石的自然资源非常匮乏。上世纪50年代以前,人们就依靠科学技术曾多次试验用人工方法制造金刚石,但都未得到证实。1953年,瑞典一家通用电气公司开始进行人造金刚石的试制,并取得成功,但到了1962年才投入工业生产。而美国通用电气公司于1955年2月15日,宣布成功制得一颗人造金刚石,并率先在1957年投入工业生产。我国在1963年研制成功人造金刚石,能生产出0.5~3毫米的大颗粒人造金刚石及其他金刚石制品,有的还出口外销。目前,我国人造金刚石工业已达到先进水平,在现代化建设中发挥着极其重要的作用。
  
  责任编辑 赵 菲
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