در سطح زمین، گرافیت شکل کریستالی پایدار کربن است که چگالی آن ۲.۲۶ گرم بر سانتیمتر مکعب است. الماس شکل بسیار فشردهتری از کربن است که چگالی آن ۳.۵۲ گرم بر سانتیمتر مکعب است که ۵۶٪ بیشتر از چگالی گرافیت است.
تصویر۱: گرافیت و الماس هر دو از کربن ساخته شده اند
برای تثبیت پیکربندی متراکمتر اتمهای کربن و متبلور کردن الماس، فشار محصورکننده زیادی لازم است، به همین دلیل است که در اعماق گوشته تشکیل میشود. الماس پس از تشکیل، تحت تمام شرایطی که معمولاً در سطح زمین وجود دارد، به همان شکل کربن باقی میماند. شرایط فیزیکی و شیمیایی تشکیل الماس تا حد زیادی توسط مطالعات مربوط به ترکیبات آنها انجام شده است. اکثر الماسها در بخشهای قدیمی و ضخیم ، به نام کراتونها(cratons)، در اعماق ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلومتری و دمای ۹۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد متبلور میشوند . اینها به عنوان الماسهای کراتونی یا لیتوسفری شناخته میشوند. برخی از الماسهای نادرتر در اعماق ۲۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتری، زیر لیتوسفر، تشکیل میشوند و الماسهای زیرلیتوسفری یا فوقعمیق (superdeep) نامیده میشوند.
تصویر۲: الماس ها از اعماق متفاوتی از گوشته زمین توسط لوله های کیمبرلیت به سطح زمین می آیند.اکثر الماسها در بخشهای قدیمی و ضخیم ، به نام کراتونها(cratons)، در اعماق ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلومتری و برخی از الماسهای نادرتر در اعماق ۲۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتری، زیر لیتوسفر، تشکیل میشوند و الماسهای زیرلیتوسفری یا فوقعمیق (superdeep) نامیده میشوند.
برخی از انواع غیرمعمول اینکلوژن در الماسهای زیرلیتوسفری وجود دارند و این موارد به عنوان مبنایی برای تشخیص عمق تشکیل آنها عمل میکنند. تصویر ۳ نشان میدهد که این اعماق چقدر وسیع هستند. تقریباً تمام سنگها و کانیهای قابل مشاهده در سطح زمین، از جمله بیشتر سنگهای قیمتی، در اعماق نسبتاً کم در پوسته قارهای تشکیل میشوند. در مقابل، الماسها در اعماق اعماق زمین یافت میشوند و تنها توسط مجموعهای غیرمعمول از شرایط زمینشناسی به سطح زمین آورده شدهاند.
تصویر ۳: این برش عرضی از لیتوسفر و گوشته زیرین، دو بازه عمقی اصلی تشکیل الماس را نشان میدهد. اکثر الماسهای استخراجشده از گوشته لیتوسفر سرچشمه میگیرند. توجه داشته باشید که عمق به صورت مقیاسبندی شده رسم شده است تا عمقهای نسبی را به طور دقیق نشان دهد.
اگرچه الماسها از اعماق زمین سرچشمه میگیرند، اما وقتی توسط کیمبرلیتها به سطح زمین آورده میشوند، میتوانند به دلیل سختی، استحکام سفر صعودی را تحمل کنند و به دلیل مقاومت شیمیایی خود تا ابد در سطح زمین باقی میمانند. اینکلوژن های به دام افتاده در داخل الماس نیز میتوانند سالم بمانند و توسط میزبان خود محافظت و نگهداری شوند.
تصویر۴: اشکال مختلف اینکلوژن الماس
این امر باعث میشود اینکلوژن ها در الماسها به نمونههایی دست نخورده از گوشته زمین تبدیل شوند.
این اینکلوژن ها نه تنها میتوانند جامد باشند، بلکه میتوانند مایعات یا گازهایی باشند که در فشارهای بالا به دام افتادهاند.
محدوده فشارها که توسط برخی از اینکلوژن ها تحمل شده، به خوبی توسط اینکلوژن های نیتروژن به صورت مایع یا جامد قابل تشخیص است، برای مثال اینکلوژن های نیتروژن جامد تحت فشار ۱۰.۹ گیگاپاسکال بوده اند. . برای مقایسه، ۱ گیگاپاسکال حدود ۱۰۰۰۰ برابر فشار اتمسفر در سطح دریا یا حدود ۱۰ برابر فشار در عمیقترین قسمت گودال ماریانا در اقیانوس آرام است.
احتمالاً بالاترین فشار ثبت شده در داخل یک اینکلوژن (برای الماس بالای سطح زمین) مربوط به فازی به نام ice-VII است که فشار گزارش شده آن ۲۴ گیگاپاسکال است که معادل فشار محیط در پایین منطقه انتقال گوشته است.
بیشتر بخوانید:
راز خنکای الماس؛ بررسی پدیده فونون
الماس امید (THE HOPE DIAMOND)
تشخیص بهسازی« پر کردن شکستگی» در الماس
اکتشاف و استخراج الماس
کیمبرلیت (Kimberlite)
اینکلوژن های موجود در گوشته لیتوسفر و زیرلیتوسفر، نمونههای ارزشمندی برای مطالعه علمی هستند، زیرا تنها منبع مستقیم اطلاعات گوشته هستند. آنها نه تنها در مورد تشکیل الماس، بلکه در مورد ساختار، ترکیب و فرآیندهای گستردهتر گوشته نیز صحبت میکنند. یک کشف جدیدتر بر اساس اینکلوژن ها نشان می دهد که برخی از بزرگترین و باکیفیتترین الماسهای قیمتی از گوشته زیرلیتوسفر مشتق شدهاند. به طور خاص، الماسهای نوع IIb (حاوی بور) و به اصطلاح CLIPPIR* حاوی مجموعههای کانی های فشار بالا هستند که نشان دهنده تشکیل در اعماق بین ۳۶۰ تا ۸۰۰ کیلومتر است. الماسهای قیمتی مشهور در این دستههای «فوق عمیق» شامل الماس های امید (Hope)، کوه نور، لسدی لارونا ( the Lesedi La Rona) و کولینان (Cullinan) میشوند.
تصویر۵: الماس امید در دستهی الماس ها ی «فوق عمیق» قرار می گیرد
گوهرهای تراشخورده از الماس کولینان ۳۱۰۶ قیراطی، به دلیل زیبایی طبیعی و کمیابیشان، بیش از یک قرن است که به عنوان نگین ارزشمند در جواهرات سلطنتی بریتانیا مورد توجه قرار گرفتهاند. اکنون این الماسها به دلیل عمق بسیار زیاد محل تشکیل خود، دوباره مورد توجه محققان و گوهرشناسان قرار گرفتهاند.
تصویر۶: الماس راف کولینان با وزن ۳۱۰۶ قیراط پس از گوهر تراشی به الماس های تراش خورده متعددی تبدیل شد
*(Cullinan like, large, inclusion-poor, pure, irregular, and resorbed)
نظرات کاربران