金刚石的成因
金刚石的成因,原岩及寄主岩石
金刚石的成因，原岩及寄主岩石姓名：孟宝航学号：200901010426学院：地球科学学院地质学日期：2012-6-9金刚石的成因，原岩及寄主岩石孟宝航200901010426（成都理工大学，地球科学学院）摘要主要介绍下金刚石的主要寄主岩石金伯利岩与钾镁煌斑岩，金刚石的两种源岩橄榄岩型源岩与榴辉岩型源岩，以及金刚石成因中的的幔源成因学说。
关键词金刚石金伯利岩钾镁煌斑岩橄榄岩榴辉岩包体地幔捕虏晶成因幔源岩浆结晶成因（一）金刚石的寄主岩石：金伯利岩与钾镁煌斑岩就目前的资料,金刚石赋存于下列岩石中:金伯利岩,钾镁煌斑岩及它们中的捕掳体(橄榄岩及榴辉岩) ,碱性超基性杂岩(如俄罗斯西伯利亚北部的土库依) ,超基性煌斑岩及碱性煌斑岩(西澳) ,碳酸盐化碧玄岩(叙利亚西北部) ,造山带超镁铁质岩侵入体,超高压榴辉岩和高压片麻岩等。
此外在陨石和陨石坑中也报道有金刚石。
这些都是金刚石的母岩，其中以金伯利岩和钾镁煌斑岩为最重要。
本文主要讨论的就是产出与金伯利岩和钾镁煌斑岩中的金刚石。
70 年代多数人认为金刚石是金伯利岩岩浆结晶的产物,由于金伯利岩岩浆在深部聚集了大量的挥发份,并因此造成了高压状态,当岩浆上升至地壳时,挥发份由于围压降低产生膨胀、爆发,从而造成超高压状态,为金刚石结晶造成有利的环境。
但是后来的研究表明金刚石并不是此种成因，金伯利岩也只是金刚石的一种载体岩石。
有关证据主要有以下几点：（1）时间差异：1977 年Kramers 作了南非Finsch 和Premier 矿山金刚石中的硫化物包裹体的年龄测定,获得了> 2 000 Ma 的模式年龄,而金伯利岩侵位于90 Ma 。
1984 Richardson 测定了Kimberley 和Finsch 金刚石中石榴石包裹体的Rb-Sr 和Sm-Nd 模式年龄, 均为太古代(3 200～3 300 Ma) 结晶产物，而它们的寄主岩侵位于中生代。
这些成果为金刚石属古老地幔结晶成因而岩浆只起了运载工具作用的观点提供了有利的证据,并得到了广泛的认可。
金刚石是如何形成的？
中石化合作进行 签订分成 Ｔｔ ） ａ
协议 ， 共同开发 内蒙古地 区的非传统天然气储 量 。中国未来 的 页 岩气 等非常规能源市场潜力 巨大 。
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朱 建 东， 编译 ． 源骏 ， ． 刘 校
中 国页岩气 现 状揭 秘
中国被认为是未来全球开发 、 利用页 岩气方 阵中最引 人注
目的组成部分 ， 种发展趋势是 由北京 对清洁 的化石燃料 需求 这
的增长所驱动 的。北 京迫 切需要 降低 其能 源结 构 中有关 碳密
集型燃 料的份额 ， 足 日益增长 的清洁能源 需求 ， 以满 同时 ， 防止
金 刚石 是如 何形成 的 ？
金 刚 石 的 成 因机 制 在 过 去 很 早 的一 段 时 间里 ， 人 一 认 为 金 刚 石 是 由煤 变 古 直 质 而 形 成 的 产 物 。近 代 地 质 学 家 经 长 期 研 究 后 逐 渐 发 现 ， 与 煤
日本勘探 队预测这个 发 现的规模 应 在 ８ ０亿 ～１０ ０亿 ｔ ０ ０ 之间 ， 大约是美国地质调查 局所 估计 的 １０百万 ｔ 明储量 的 １ 探
常规 天然 气储 量估 计在 ２ ８万亿 ｍ ． 左 右 ， 是 ， ２ ２ 但 到 ００年 预 计每 年的大然气消费量将 达到 ３０ ０亿 ｍ ， 以 ， ０ 所 常规 天然气 将解 决不了国家现行经济条件下的能源危机 。 中国可能不仅要依赖进 口能源 ， 还要依 赖国 内非 常规天 然 气 的生 产。中国国家 石油 和化 工规 划 院预测 到 ２ ２ ０ ０年 ， 国内 非常规天然气生产将每年达到 ３０亿 １ ， ０ １ 这需 要有 强大的能源 １ 做后 盾。２ １ 年 ４月 ， 国能源情 报署 评估 除开不 重要 的 、 ０１ 美 非 传统的天然气矿床 ， 如煤 层气及 致 密地层 气 ， 出 中国 的页 例 得 岩气 储量为 ３ ６万亿 ｍ 。２ １ 年 ６月 ， ０１ 中国当局 已推 出首个 页 岩气开发投标 ， 但工业生产还未开始 。 中国的清洁能源 生产 量每年 已经达 到 了 ２ Ｏ亿 ｍ ，０ ０年 ２２ 预计每年 生产 １０亿 ｍ 。无论是 中 国还是外 国公 司的国 内非 ０ 。 传统天然气市场 已经 形成 。生 产 中国国 内 ７ ％的 天然气 的 中 ５ 石油 ， 是这个领域的全球老大 ； 中国 国家煤 炭集 团， 负责 煤层气 的生产 ； 中石化打算 积极 开采煤 层气 及 页岩气 。此外 ， 洲能 欧
金刚石合成的方法和特点
金刚石合成的方法和特点
金刚石合成的方法和特点如下：
方法：
1.高温高压法（HTHP）：以石墨粉、金属触媒粉末为原料，通过电流加热和液压装置建立高温、高压环境从而模拟天然金刚石结晶和生长环境，使石墨发生相变形成金刚石晶体。
2.化学气相沉积法（CVD）：在常压下，采用各种CVD技术（如微波辅助型、热丝型和直流型），将含碳气体（如甲烷）等渗入金刚石膜中，形成金刚石晶体。
特点：
1.高温高压法具有制造成本低、生产效率高的特点，是我国人造金刚石主要生产方法，但传压介质和原辅材料里的杂质会不断进入金刚石晶体中，形成各种缺陷，纯度不够理想，无法满足下游半导体和光学领域应用的高纯度要求。
同时受六面顶压机设备体积限制，金刚石的有效生长空间很难突破100mm，金刚石的晶体尺寸提升空间有限。
2.化学气相沉积法可以合成高质量的金刚石薄膜和自支撑型厚膜，克服了高温高压法合成金刚石晶体过程中原辅材料杂质对产品纯度的影响，同时可实现大面积合成金刚石薄膜，拓展了金刚石应用范围。
金刚石(Diamond)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石(Diamond)C【化学组成】成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn 等元素。
其中N、B 最为重要，是目前金刚石分类的基本依据。
首先根据是否含N 分为两类：一是含N 者为Ⅰ型，Ⅰ型又据N 的存在形式进一步分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。
Ⅰa 型中N 含量大于0.1%，以细小片状的形式存在，增强了金刚石的硬度、导热性、导电性。
天然金刚石中98%为Ⅰa 型。
Ⅰb 型中N 含量很小，N 以单个原子置换金刚石中的C，Ⅰb 型绝大多数见于人造金刚石中，而仅占天然金刚石的1%左右。
二是不含N 或含量极微(＜0.001%)，又根据是否含B 进一步分为Ⅱa 型和Ⅱb 型。
Ⅱa 型一般不含B。
天然的金刚石中Ⅱa 型含量很小。
具良好的导热性是Ⅱa金刚石的特性。
Ⅱb 型含B 杂质元素，往往呈天蓝色，具半导体性能，Ⅱb 型金刚石在自然界中也罕见。
此外，还可出现混合型金刚石，即同一颗粒金刚石内，氮的分布不均匀，既有Ⅰ型区，又有Ⅱ型区；或既有Ⅰa 型区，又有Ⅰb 型区。
【晶体结构】等轴晶系；；a0=0.356nm;Z=8。
在金刚石的晶体结构(图Z-5)中C 分布于立方晶胞的8 个角顶和6 个面中心,在将晶胞平均分为8 个小立方体时，其中的4 个相间的小立方体中心分布有C(图Z-5(a))。
金刚石结构中的C 以共价键与周围的另外4 个C 相连,键角109°28′16″，形成四面体配位(图Z-5(b))。
金刚石具有紧密的结构，原子间以强共价键相连，这些特征造成了它具有高硬度、高熔点、不导电的特性。
由于结构在{111}方向上原子的面网密度大，其间距也大，故产生{111}中等解理。
图Z-5 金刚石的晶体结构(引自潘兆橹等，1993)。
金刚石的成因,原岩及寄主岩石
金刚石的成因，原岩及寄主岩石姓名：孟宝航学号：200901010426学院：地球科学学院地质学日期：2012-6-9金刚石的成因，原岩及寄主岩石孟宝航200901010426（成都理工大学，地球科学学院）摘要主要介绍下金刚石的主要寄主岩石金伯利岩与钾镁煌斑岩，金刚石的两种源岩橄榄岩型源岩与榴辉岩型源岩，以及金刚石成因中的的幔源成因学说。
关键词金刚石金伯利岩钾镁煌斑岩橄榄岩榴辉岩包体地幔捕虏晶成因幔源岩浆结晶成因（一）金刚石的寄主岩石：金伯利岩与钾镁煌斑岩就目前的资料,金刚石赋存于下列岩石中:金伯利岩,钾镁煌斑岩及它们中的捕掳体(橄榄岩及榴辉岩) ,碱性超基性杂岩(如俄罗斯西伯利亚北部的土库依) ,超基性煌斑岩及碱性煌斑岩(西澳) ,碳酸盐化碧玄岩(叙利亚西北部) ,造山带超镁铁质岩侵入体,超高压榴辉岩和高压片麻岩等。
此外在陨石和陨石坑中也报道有金刚石。
这些都是金刚石的母岩，其中以金伯利岩和钾镁煌斑岩为最重要。
本文主要讨论的就是产出与金伯利岩和钾镁煌斑岩中的金刚石。
70 年代多数人认为金刚石是金伯利岩岩浆结晶的产物,由于金伯利岩岩浆在深部聚集了大量的挥发份,并因此造成了高压状态,当岩浆上升至地壳时,挥发份由于围压降低产生膨胀、爆发,从而造成超高压状态,为金刚石结晶造成有利的环境。
但是后来的研究表明金刚石并不是此种成因，金伯利岩也只是金刚石的一种载体岩石。
有关证据主要有以下几点：（1）时间差异：1977 年Kramers 作了南非Finsch 和Premier 矿山金刚石中的硫化物包裹体的年龄测定,获得了> 2 000 Ma 的模式年龄,而金伯利岩侵位于90 Ma 。
1984 Richardson 测定了Kimberley 和Finsch 金刚石中石榴石包裹体的Rb-Sr 和Sm-Nd 模式年龄, 均为太古代(3 200～3 300 Ma) 结晶产物，而它们的寄主岩侵位于中生代。
这些成果为金刚石属古老地幔结晶成因而岩浆只起了运载工具作用的观点提供了有利的证据,并得到了广泛的认可。
天然大块金刚石的形成原理
天然大块金刚石的形成原理天然大块金刚石的形成原理是一项复杂而漫长的过程，涉及高温高压条件下的岩浆和地壳岩石的地质作用。
金刚石是由碳元素组成的结晶形态，具有极高的硬度和耐磨性。
它在地球深部发生的矿物学过程中生成。
下面将详细介绍天然大块金刚石形成的原理。
首先，金刚石的形成需要极高的温度和压力条件。
地球深部温度非常高，可达到1500以上。
同时，金刚石需要承受巨大的压力，大约需要50至60千巴（1千巴约等于1000个大气压）。
这些高温高压条件通常存在于地球深处的金刚石稳定区，位于地幔下方的地球壳。
这些条件是金刚石生成的基本要素。
其次，金刚石的形成需要碳元素的存在。
地幔是由富含碳的矿物组成的，其中包括金红石和橄榄石等。
当这些碳酸盐岩石位于地幔下面的高温高压环境中时，碳元素会逐渐释放出来，形成碳酸气体（CO2）。
这些CO2在地幔深处可以达到饱和状态，由于过饱和而结晶成金刚石。
金刚石的形成还需要适当的时间，通常需要几十万甚至数百万年。
在这段时间里，由于地壳运动和构造变动，地幔岩石可以在不断上升和下沉的地壳运动下受到不同的压力和温度环境影响。
这些岩石通过地壳上升，经过构造破裂后，经由火山喷发作用将金刚石岩浆从地幔深部喷发到地表，进而形成金刚石矿床。
最后，金刚石的形成还与地球的地质历史和构造演化密切相关。
有些金刚石矿床是在古老的大陆板块碰撞和分裂过程中形成的。
这些岩石在构造破裂和岩浆运动下受到压力和温度的变化，最终形成金刚石矿床。
例如，南非的金矿和圣彼得堡地区的金刚石矿床就与大陆板块碰撞和分裂过程中的火山喷发和岩浆活动有关。
总结起来，天然大块金刚石的形成需要高温高压条件、碳元素的存在、适当的时间和特定的地质历史和构造演化背景。
这一过程需要数十万年甚至数百万年的时间才能形成，是地球深部地质作用的产物。
通过了解金刚石形成的机理和条件，可以更好地寻找金刚石矿藏和利用金刚石资源。
金刚石成因及原生矿床形成的地质环境分析
论 。 概况 起 来 ，主要 有 两种 观 点 ： 生矿中的幔源岩体。
勘查工作的风险高 ，一旦发现金刚 因 。 石 、浅绿 色透 辉石 、铬铁 矿 、蓝 晶 石矿床 ，不言而喻回报率相当高 ， 通过诸多金刚石专家的研究 ， 石 、金红石、柯石英等。这些金刚 另 外 ，金 刚石 勘查 较 其 它矿 种 勘查 金刚石幔源成因主要证据有 ： 石 的 包 体 矿 物 ，均 为 幔 源 岩 石 矿 的周 期 长 。要 想 在金 刚 石勘 查 工作 （１ ）通 过 地 质 专 家 对 金 伯 利 物 ，进 一 步说 明金 刚 石是 在上 地 幔 上 有 所 突破 ，首先 必 须对 金 刚石成 岩和 金 云火 山岩 （ 钾镁 煌 斑 岩 ）金 形 成 的 。
一
各 种 聚 晶 ，都 是 熔 解 而 形 成 的 。
是 岩 浆 结 晶 成 因 ，二 是 幔 源 成
（ ２）南 非 的Ｊ ． Ｊ ． 格 尼 、美 国 的 这 也说 明金 刚石早 在 上地 幔 中 已形
因。２ ０ 世纪６ ０ 年代 以前 ，人们一致 Ｏ－ Ａ ． 梅耶尔 、英 国的Ｊ ． Ｗ． 哈瑞斯和 成 ，当金 刚石从 上 地 幔运移 地 表 的 认 为 金 伯 利 岩 是 金 刚 石 形 成 的 母 我 国的 刘观 亮 等金 刚 石专 家 研 究表 过 程 中 ，金 刚 石在 金伯 利 岩浆 或金 岩 ，金 刚石 是 在金 伯 利 岩 岩浆 在 上 明 ，世 界各 金 刚石 内 的包 体 矿 物是 云 火 山岩 （ 钾镁 煌 斑 岩 ）浆 中受 到 升爆发过程 中结 晶出来的。２ ０ 世纪 基 本 相 似 的 。按矿 物 特征 ，主 要有 熔蚀
金刚石结构原子密度
金刚石结构原子密度金刚石是一种由碳元素构成的晶体物质，具有非常高的硬度和热导率。
它的结构是由碳原子按照特定的排列方式形成的，并且具有高度有序的晶格结构。
金刚石的结构是由碳原子形成的晶格，每个碳原子都与四个相邻的碳原子形成共价键。
金刚石晶体的正六面体单元中，每个碳原子被包围在一个四面体中，与四个相邻的碳原子形成共价键。
在金刚石中，每个碳原子与邻近的三个碳原子通过共价键形成平面网格结构，这个网络在三维空间中重复出现，形成了金刚石的晶格。
这种结构使得金刚石具有非常高的硬度，使其成为世界上最坚硬的物质之一金刚石晶体的密度可以通过计算每个碳原子的质量和总体积来确定。
每个碳原子的质量约为12克/摩尔，而金刚石的晶格常数约为0.356纳米。
因此，金刚石的密度约为3.5克/立方厘米。
这个密度值相对较高，使得金刚石成为一种重质物质。
金刚石的高密度与其晶体结构有关。
由于每个碳原子与四个相邻的碳原子形成共价键，这些键在三维空间中形成了一个非常坚固的结构。
这种结构使得金刚石具有高度有序的晶格，其中的碳原子相互紧密地堆积在一起。
金刚石晶体结构的稳定性可以通过其键长和键能来解释。
金刚石中的碳-碳键长度为约0.154纳米，同时其结合能为736千焦耳/摩尔。
这意味着金刚石中的碳原子之间的化学键非常紧密和稳定，这种稳定性使得金刚石具有高硬度和高密度的特性。
总之，金刚石的结构是由碳原子形成的三维晶格结构。
每个碳原子与四个相邻的碳原子形成共价键，形成一个高度有序的晶体结构。
金刚石的密度约为3.5克/立方厘米，这一密度值与其晶体结构的紧密堆积有关。
金刚石的结构稳定性和硬度与碳原子之间的化学键紧密相关，并且使其成为一种非常重要的工业材料。
金刚石形成的物化条件
金刚石形成的物化条件————湖北银天金刚石这一光彩夺目的珠宝是如何形成的呢？如果知道怎么形成的，那人工合成不就也能满足广大的需求吗？聪明的人类早就研究出金刚石形成的原因并且制造出人造金刚石。
目前大多数的工业用金刚石都是人造的，比如金刚石锯片。
天然金刚石形成是需要很复杂的条件才能完成，高温高压试验表明：金刚石既可从气相碳化合物CO、CO2、CH4等中结晶出，也可从液相和固相碳结晶而形成。
在金刚石的形成条件中，最重要的因素是温度、压力、氧逸度和结晶时间。
现代的合成金刚石实验为金刚石的研究做出了重大的贡献，试验证明，在一个大气压下，金刚石石墨化温度下限为1200℃；而在2700℃时，金刚石石墨化的压力上限为30Kb。
由此可了解形成金刚石的热动力条件。
另外还可根据金刚石的产状及其包体矿物所提供的信息进行估算金刚石形成时的温压条件。
对世界各地的含金刚石俘虏体进行研究后（同时用地质温压计公式进行计算），含金刚石的橄榄岩捕虏体的平衡条件均落在金刚石稳定区内，并且也在橄榄岩型金刚石包体矿物反映的温度、压力条件范围内，推测橄榄岩型金刚石形成于150～250km的上地幔深处。
含金刚石榴辉岩的平衡温度要比榴辉岩型金刚石包体矿物形成温度低，而榴辉岩型金刚石包体矿物形成温度比橄榄岩型金刚石包体矿物形成温度高，推测榴辉岩型金刚石形成于地幔更深的部位。
有的资料说，部分榴辉岩型金刚石形成于200～300km的上地幔深处。
金刚石的形成不仅需要高温高压，还需要一定的氧化—还原环境，资料显示：在高的氧化条件下，金刚石将被氧化生产CO2；在还原性过强的地方则与氢气生成甲烷。
美国金刚石地质、高温超高压实验研究专家Haggerty研究总结了地幔氧化—还原条件及其对金刚石形成的影响，他认为金刚石是在氧化—还原条件位于方铁矿—磁铁矿和自然铁—方铁矿之间的还原岩石圈形成的。
推测在距地表约180km深处的岩石圈与软流圈分界线的地方有可能出现狭窄的低氧逸度区间，可结晶出金刚石；在岩石圈底部金刚石稳定区扩大，CO2、CH4等碳氢(氧)化合物稳定区缩小。
金刚石是由什么构成的
金刚石是由什么构成的
金刚石是由碳元素构成的，是碳同素异形体。
金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质，同时金刚石不是只有在地球才有产出，现在发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。
扩展资料
金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为最佳。
它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明，也可以是纳米金刚石。
许多金刚石带些黄色，这主要是由于金刚石中含有杂质。
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。
金刚石矿体历经艰辛开采后，还需经过多道处理遴选，才可从中获得毛坯金刚石。
毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯，而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。
有人曾粗略地估算过，要得到1ct重的钻石，起码要开采处理250吨矿石，采获率是相当低的；如果想从成品钻中挑选出美钻，那两者的比率更是十分悬殊的了。
高中金刚石知识点总结归纳
高中金刚石知识点总结归纳1. 金刚石的产地金刚石主要产自地幔，地幔是地球的一部分，位于地壳下面的一块硬质岩石层。
金刚石在地幔深处由高温高压条件下的碳元素变质形成，然后随着地壳的运动逐渐上升到地表。
金刚石在非洲、南美和澳大利亚等地区的地下深层岩石中发现，其中以南非、博茨瓦纳和俄罗斯等国家的金刚石产量最大。
2. 金刚石的结构金刚石是由碳原子组成的同质异形晶体，它的晶格结构属于立方晶系。
金刚石晶格由碳原子以sp3杂化构成，每个碳原子与周围四个碳原子相连，构成了均匀排列的晶格结构。
这种结构使金刚石具有非常高的硬度和抗压强度，是自然界中最坚硬的物质之一。
3. 金刚石的物理性质金刚石的硬度非常高，是自然界中最坚硬的物质，其摩氏硬度为10，是其他所有的矿物都无法比拟的。
金刚石的密度为3.52克/立方厘米，具有很好的透光性。
金刚石的热导率非常高，是所有已知的矿物中最好的热导体，这使得金刚石在制作各种高温高压设备和材料方面具有重要的应用价值。
4. 金刚石的化学性质金刚石在常温下是稳定的，不易与酸、碱和大部分化学试剂发生反应。
但是在高温高压下，金刚石会与氧气、氮气和金属发生化学反应。
此外，金刚石也可以在高温高压下变质转变成其他同素异形体，如金刚石→石墨转变。
5. 金刚石的应用金刚石由于其独特的物理和化学性质，在工业和科学研究中有着广泛的应用。
其中最重要的应用包括：（1）制作切削工具：金刚石的高硬度和抗磨损性使得它成为最理想的切削材料，被广泛应用于制作切削工具、砂轮和钻头等。
（2）制作磨料：金刚石的硬度和耐磨性使得它成为一种理想的磨料材料，用于磨削、抛光和加工各种材料的表面。
（3）嵌入式电子器件：金刚石的热导性和高频率特性使得它成为一种理想的散热材料和微波器件的基底材料。
（4）医疗器械：金刚石的高抗腐蚀性和生物相容性使得它成为一种理想的医疗器械材料，如手术刀片和牙科设备等。
（5）宝石饰品：金刚石的透光性和高抛光性使得它成为一种高档的宝石材料，被广泛用于珠宝首饰的制作。
高三化学中的金刚石知识点
高三化学中的金刚石知识点化学是一门极其重要的科学，涵盖了众多的知识点和概念。
在高中化学的学习中，金刚石是一个非常重要的知识点之一。
金刚石作为一种非常具有特殊性质和广泛应用的材料，其结构和性质都具有一定的复杂性。
在本文中，我将为大家简要地介绍金刚石的结构、合成和应用。
一、金刚石的结构金刚石是由碳元素组成的晶体，其结构是由碳原子形成的三维晶体结构，每个碳原子都与其他四个碳原子形成共有四个共价键。
这种特殊的结构使得金刚石具有很高的硬度和热稳定性。
金刚石的晶格结构可以看作是由许多平面并列排列而成的，这使得金刚石具有非常高的硬度，成为世界上最坚硬的物质之一。
二、金刚石的合成金刚石的合成从19世纪末就开始了，最早是通过高温高压的方法合成。
高温高压合成是将碳原子暴露在高温高压环境下，使得碳原子结构发生变化，从而形成金刚石。
这种合成方法虽然可以得到高质量的金刚石，但是生产成本极高，应用十分有限。
随着科学技术的不断进步，人们发现了其他合成金刚石的方法。
现代金刚石的合成主要有两种方法：化学气相沉积法(CVD)和高温超高压法(HPHT)。
CVD法是通过在低压下，用氢气携带碳气体，使之在物质表面沉积，形成金刚石。
这种方法可以在相对较低的温度下合成金刚石，具有较高的产量和用途广泛的应用。
三、金刚石的应用金刚石是一种非常重要的工业材料，由于其硬度和热稳定性的特点，其应用范围非常广泛。
首先，金刚石被广泛应用于磨料领域。
金刚石砂轮是金刚石最常见的应用之一，它用来磨削和抛光各种硬材料，如金属、玻璃、陶瓷等。
此外，在工业上，金刚石还常被用作切割工具，如金刚石线骨架锯。
其硬度和锋利度使得金刚石成为切割各种材料的理想工具。
金刚石还被应用于电子领域。
金刚石的电子性质优越，如高载流子迁移率和高电导率，使其成为高功率电子器件和高速电子器件的理想材料。
例如，金刚石可以用于制造高功率场效应晶体管和高频电子器件等。
另外，金刚石还广泛应用于医疗领域。
解读金刚石
解读金刚石金刚石，英文名称：diamond 定义：碳的同素异形体，是自然界中已知的最坚硬的物质，有天然和人造两类。
金刚石俗称“金刚钻”,也就是我们常说的钻石，是一种由纯碳组成的矿物。
碳可以在高温、高压下形成金刚石。
金刚石是原子晶体，一块金刚石是一个巨分子，为N个C的聚合体。
只能用它的元素符号加注释来表示[C(金刚石)]。
金刚石与石墨同属于碳的单质。
如果将金刚石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨。
石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。
金刚石的熔点是3550℃,石墨的熔点是3652℃～3697℃(升华)。
石墨熔点高于金刚石。
从片层内部来看,石墨是原子晶体；从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体)；而金刚石是原子晶体。
石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10－10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10－10m。
同为共价键,键长越小,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。
石墨的分子晶体属性导致它的熔点高。
金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。
金刚石一般为粒状，有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。
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；纯净者透明，含杂质的半透明或不透明。
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。
金刚石在阴极射线、X射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光；在X射线照射下会发出蓝绿色荧光；在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光。
天然金刚石仅产出于金伯利岩筒中。
金伯利岩是它们的原生地岩石，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。
天然金刚石的矿物化学组成中，总会含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。
金刚石晶格结构
金刚石晶格结构
（实用版）
目录
一、金刚石晶格结构的基本特点
二、金刚石晶格结构的成因
三、金刚石晶格结构的应用
正文
一、金刚石晶格结构的基本特点
金刚石晶格结构是一种由碳原子组成的立体网状结构，也称为金刚石立方晶体结构。
在这种结构中，碳原子具有四价状态，即 sp3 杂化状态。
金刚石结构的基本特点是每个碳原子与 4 个邻近的碳原子相连，它们处在四面体顶角方向，每个碳原子与 4 个邻近的碳原子共用四对价电子，形成 4 个共价键与其周围的原子连接，形成一个四面体。
金刚石晶体是由许多四面体叠加而成。
二、金刚石晶格结构的成因
金刚石晶格结构的形成是由于碳原子之间的共价键非常强大，使得碳原子以 sp3 杂化轨道与另外 4 个碳原子形成共价键，构成正四面体。
这种结构具有很高的稳定性和硬度，因为所有的价电子都被限制在共价键区域，没有自由电子，所以金刚石不导电。
在金刚石晶体中，每个碳原子都以 SP3 杂化轨道与另外 4 个碳原子形成共价键，构成正四面体。
由于金刚石中的 C-C 键很强，所以金刚石硬度大，熔点极高。
三、金刚石晶格结构的应用
金刚石晶格结构在许多材料中得到应用，如金刚石、硅、锗、锡等晶体。
这些材料具有很高的硬度和熔点，广泛应用于工业、航空航天等领域。
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金刚石简介
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石简介由纯碳(C)组成的等轴晶系矿物。
商品名称钻石。
常见晶形为八面体、菱形十二面体，其次是立方体和前两种单形的聚晶，晶面常弯曲。
与石墨同是碳元素的同质多象变体。
其晶体的原子结构为每个碳原子都与相邻的4 个距离相等的碳原子形成共价键。
这种紧密结合，密集牢固连结的晶体结构，使其与石墨大不相同，且具特殊的物理、光学特性。
莫氏硬度为10，是自然界已知的最硬的物质。
质纯者无色透明，一般略带淡黄、淡褐等色，偶见淡绿、红色、粉红、绿色、蓝色、紫色和黑色，有的可通过粒子轰击而改色。
具标准的金刚光泽，折光率高达2.40～2.48，在紫外线或X 射线照射下发天蓝色或紫色荧光。
比重3.47～3.56。
有的金刚石具有良好的半导体性，导热系数比铜高数倍。
透明色美的是贵重的宝石（钻石）的原料，因其具很高的硬度、辉度和火彩（具强色散性）在宝石中是无与伦比的，最受人们欢迎的宝石，其中透明无色或蓝色者价值最高。
评价钻石的主要依据是重量、颜色、洁净度和切工四大要素。
金刚石在自然界产出的特点之一是粒度细小，常见的多是重0.25 克拉（1 克拉等于0.2 克）以下的颗粒，大小1 克拉的钻石成品属于大钻，数量非常稀少。
钻石以无色极透明为上品。
世界有关国家均定有颜色等级系统，如中国分类法是以数字表示，85 色以上的金刚石才能琢磨为钻石，99～100 色则属于超特级。
关于钻石的洁净度，是依钻石在10 倍放大镜下观察是否存在瑕疵（杂质、解理等缺陷）及瑕疵程度为依据，划分为6 个等级。
至于钻石的切工亦十分讲究，需要充分利用宝石的自然条件，最大限度地展示钻石原料之美，尽量消除或掩蔽缺陷。
标准钻石型在一般情况下有58 个刻面。
除少量宝石级晶体外，金刚石一般用作精细研磨材料、高硬度切割工具、钻头、拉丝模、高温半导体和红外光谱仪部件等。
1960 年以来还大量生产了用作磨料的人造金刚。
合成金刚石的主要机理汇总.
（二）低压下金刚石生长机理
1、非平衡热力学耦合模型 化学泵模型如下图.5
动力学模型是把金刚石作为 亚稳态，用以控制生长条件 得到亚稳态的金刚石。 热力学模型却是通过特殊的 超平衡氢原子缺陷的存在， 使金刚石转化为稳态。
图.5
2、氢原子对生长金刚石的作用 图.6至图.9示出衬底上出现单、双悬键吸附一些 典型的甲烷及其中间态分子和集团，并发生 脱氢和键合反应(包括金刚石成核、生长)
三、金刚石生长机理
（一）金刚石生长理论模型
（二）高压、低压下金刚石生长机理
（一）金刚石生长理论模型 1、原子氢择优腐蚀模型 Spitsyn等人认为碳氢化合物热分解石墨和金刚石 的生长速率处 于同一数量级。生长速率对金刚石是正的对石墨是负的，原子 氢对石墨以及其他非金刚石具有择优腐蚀的作用，提出超平衡 原子氢的择优腐蚀作用的观点，但是没有热力学的解释，因此 很难开展定量计算。
温度T、压力0时反应熵的变化 S0 T
V = V金刚石 V石墨 当 G =∫ T
P P 0
石墨、金刚石转变反应中二者的体积差
VdP + H0 T S 0 T = 0 表示在温度T、压力P的条件 T
下金刚石和石墨处于平衡状态。
从图中可以看到在常温298K时，
压力(×103) 100 90 80 ΔG<0 70 金刚石热力学 60 稳定区 50 ΔG=0 40 30 ΔG>0 石墨的热力 20 稳定区 10 0 1 000 2000 3000
石墨转化成金刚石所需压力为 13000大气压以上； 在1200K时，石墨转化成金刚石 所需压力为40,000大气压。
温度(K)
图中告诉我们：随着温度升高，石墨 金刚石，所需压力增大。
人造金刚石原理
人造金刚石原理人造金刚石是一种人工合成的宝石，其原理是通过模仿自然界中金刚石的形成过程来制造出具有类似性质的人造晶体。
金刚石是一种由碳元素构成的石墨同质异形体，具有非常高的硬度和热导率，被广泛应用于工业领域。
人造金刚石的制造过程主要有两种方法，即高温高压法和化学气相沉积法。
高温高压法是最早被发现和应用的制造方法，它模拟了地球深处高温高压环境，通过将碳源和金属触媒暴露在高温高压条件下，使碳原子重新排列结晶形成金刚石。
这种方法需要非常高的温度和压力，一般在1500至2000摄氏度和50至70千巴的条件下进行。
化学气相沉积法则是利用气相反应在基底上沉积出金刚石晶体，该方法需要将气体中的碳源和金属触媒通过化学反应转化成金刚石晶体。
无论采用哪种制造方法，制造人造金刚石的关键是提供足够的碳源以及合适的温度和压力条件。
在高温高压法中，通常使用金属镁作为碳源，金属触媒则可以是铁、钴、镍等。
而化学气相沉积法中，一般使用甲烷等碳氢化合物作为碳源，金属触媒则可以是钛、铬等。
制造人造金刚石的过程中还需要考虑晶体的生长速度和晶体质量。
晶体生长速度越快，制造成本就越低，但晶体质量也会相应降低。
因此，制造者需要在速度和质量之间进行权衡，以满足不同领域的需求。
此外，晶体的形状和大小也会影响人造金刚石的应用。
晶体形状可以通过选择合适的基底和控制生长条件来调控，而晶体大小则受限于反应时间和碳源浓度等因素。
人造金刚石具有许多优点，使其在多个领域得到广泛应用。
首先，人造金刚石具有极高的硬度，仅次于天然金刚石。
这使得它可以用于制造高硬度的刀具、磨料和研磨材料，广泛应用于机械加工和矿石开采等领域。
其次，人造金刚石的热导率非常高，使其具备了优良的散热性能，因此被应用于制造高功率电子器件和激光器件。
此外，人造金刚石还具有优异的光学性能，可用于制造高质量的光学窗口和透镜。
随着制造技术的不断进步，人造金刚石的质量和产量也在不断提高。
目前，人造金刚石已经成为一种重要的工业原材料，在各个领域都发挥着重要作用。
金刚石成因及原生矿床形成的地质环境分析
金刚石成因及原生矿床形成的地质环境分析黄先觉【摘要】Diamond forms in special geological environment in the nature. For the genesis of diamond, it was early thought to be formed by magmatic crystallization. With sci-tech progress and furthering of study, much evidence supported its source from mantle. On the basis of genetic analysis, this paper discussed geological environment of primary diamond deposit, both in view of physical chemistry and geological structure.%金刚石在自然界形成需要特殊的地质环境。
关于金刚石的成因，早期认为是岩浆结晶而成，随着科学技术进步和研究的不断深入，许多证据表明，金刚石主要为幔源成因。
在金刚石成因分析的基础上，对金刚石原生矿床形成的地质环境，从物理化学环境和地质构造环境两方面进行了较全面的分析。
【期刊名称】《安徽地质》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P35-37)【关键词】金刚石成因;幔源成因;原生矿床;地质环境【作者】黄先觉【作者单位】安徽省地质矿产勘查局312地质队，安徽蚌埠 233000【正文语种】中文【中图分类】P619.241金刚石在自然界形成需要特殊的地质环境，所以在自然界的分布十分稀少，因此找到具有经济价值的矿床极为困难。
在我国人们把金刚石的勘查工作喻为“三高一长”，即金刚石找矿需要投入高，勘查工作的风险高，一旦发现金刚石矿床，不言而喻回报率相当高，另外，金刚石勘查较其它矿种勘查的周期长。
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金刚石的成因
地球形成以来巳有46亿年的历史。
地球历史的地质时代划分为：太古宙（25亿年以前），元古宙（25亿年-5.7亿年），显生宙（5.7亿年-现今）。
显生宙又划分为：古生代（5.7亿年-2.5亿年），中生代（2.5亿年-0.65亿年），新生代（0.65亿年-现今）。
下图显示了地球的内部结构，三个同心的层─地核、地幔和地壳，地核主要是铁─镍合金，巨大的地幔夹在地核和地壳之间，且聚集着大量的镁铁硅酸盐物质，地壳是一个很薄的岩石圈外壳。
地球的岩石圈厚度为60-150km。
岩石圈的上部是地壳，大陆地壳的厚度为30-80km，由沉积岩、花岗岩、玄武岩和各种变质岩组成。
岩石圈的下部是上地幔，由橄榄岩组成。
各国金刚石地质学家对金刚石的成因巳进行了广泛深入的研究。
目前认为金刚石是在大陆岩石圈的某些块段特定的地质构造环境中才能形成。
虽然含有金刚石的寄主岩石有多种，例如在一些橄榄岩体和榴辉岩体中含有金刚石，在西伯利亚的碱性-超基性杂岩、西澳的超基性和碱性煌斑岩、叙利亚的碧玄岩爆发岩筒、摩洛哥的石榴石辉石岩、哈萨克斯坦的片麻岩、中国西藏的方辉橄榄岩等岩石中都发现过金刚石，但具有经济价值的含金刚石的寄主母岩只有金伯利岩和钾镁煌斑岩。
因此，金刚石的原生矿床也只有金伯利岩型和钾镁煌斑岩型两种，且以金伯利岩型为主。
大陆岩石圈上有一些刚性的地块，在地质构造上具有双层结构，即由基底岩系和盖层岩系组成地壳。
基底岩系通常是太古宙或元古宙形成的极其古老的褶皱变质岩系，盖层是显生宙各个地质时代形成的相对年轻的产状平缓的沉积岩系。
这种地块在大地构造单元中称为“地台”。
具有经济价值的含金刚石的金伯利岩体都是在古老的稳定的地台上发现的，如南非地台、安哥拉-开赛地台、印度地台、西伯利亚地台、西澳大利亚地台、北美地台、南美地台、中国的华北地台等。
这些古老地台的基底岩系都是太古宙或早元古代(17亿年以前)形成的。
其中南非、安哥拉-开赛、西伯利亚和西澳大利亚4个地台区是目前世界上最主要的金刚石产区，共发现近1200个金伯利岩体，其中具有经济意义的含金刚石的金伯利岩筒约80个。
科学家们认为，金刚石是在地质构造上处于长期稳定状态的地台区岩石圈底部形成的。
这种地区岩石圈加厚而且相对较冷，具备金刚石结晶所需要的特定的温、压条件(见下图)。
同时岩石圈底部的上地幔深部的正常热结构必须有一个“小的扰乱”(即偏离正常地温程度不大的温度升高)，才能使地幔橄榄岩层发生低程度的局部熔融产生金伯利岩岩浆。
这种“小的扰乱”不会破坏较冷岩石圈的热结构，不会将结晶出的金刚石相转变成石墨，可使金刚石在金伯利岩浆中保存下来并被岩浆带到地壳上部或近地表形成金伯利岩型金刚石矿床。
科学家们推测，金刚石形成可能有3种途径：(1)太古宙的粗大钻石是长期地质作用的产物，(2)太古宙下沉的大洋地壳转变成榴辉岩在伴随的升温中形成与硫化物矿物共生的粗粒金刚石，(3)金伯利岩岩浆喷发前在岩石圈底部上升的C、H、O 等流体的作用下形成微粒金刚石。
多数具有经济价值
的金刚石都是在上地幔形成的，所以这些金刚石是寄主金伯利岩岩浆上升过程中的捕虏晶。