Quá trình hình thành kim cương trong tự nhiên xảy ra như thế nào?

Kim cương là một loại đá quý tuyệt đẹp và thuộc loại khan hiếm. Vậy kim cương được hình thành như thế nào? Cấu trúc tinh thể của kim cương ra sao? Trong bài viết sau hãy cùng Cao Hùng Diamond tìm hiểu chi tiết các thông tin liên quan đến quá trình hình thành của kim cương nhé!

Quá trình hình thành kim cương tự nhiên

Dưới đây là những thông tin cơ bản về nguồn gốc và sự hình thành của kim cương:

Kim cương được hình thành từ đâu? Trong môi trường nào?

Sau nhiều cuộc thí nghiệm và khảo sát, các nhà khoa học đã khám phá ra những thông tin đặc sắc về kim cương. Kim cương được hình thành từ khoáng vật chứa cacbon dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cực kỳ cao. Từ việc nghiên cứu tỷ lệ đồng vị, ngoài việc sử dụng đồng vị bền như C-12 và C-13, các nhà khoa học cho rằng cacbon trong kim cương có nguồn gốc từ cả nguồn hữu cơ và vô cơ.

Nguồn vô cơ tồn tại ở lớp trung gian của trái đất, trong khi nguồn hữu cơ chủ yếu đến từ các loài cây đã chết và bị vùi sâu trong lòng đất. Sự chênh lệch tỷ lệ giữa hai nguồn này là khá nhiều.

Và có thể kết luận rằng, khắp mọi nơi trên trái đất đều có khả năng xuất hiện kim cương vì chỉ cần ở một độ sâu nào đó có đủ điều kiện về nhiệt độ và áp lực thì sẽ hình thành được kim cương.

Quá trình hình thành kim cương trong lòng đất

Các nhà khoa học đã cho rằng kim cương được hình thành từ rất lâu trên Trái Đất (khoảng 1 tỷ – 3,5 tỷ năm). Tuy nhiên, nó được tạo ra từ một trong những nguyên tố cơ bản xuất hiện nhiều nhất trong thiên nhiên, đó là cacbon. Sự kết tinh xảy ra trong những điều kiện vật lý vô cùng khắt khe, khi mà áp lực vượt 5 GPa (gigapascal) và nhiệt độ đạt trên 1300°C. Điều này tương đương với những điều kiện ở độ sâu từ 100 – 200km dưới lòng đất.

Kim cương được hình thành từ cacbon có nguồn gốc hữu cơ, các chất hữu cơ này nằm dưới đáy biển cổ đại. Sau đó, dưới tác động của sự hút chìm thì các chất đó được đưa vào sâu trong lớp vỏ trái đất, nhằm mục đích để hình thành nên những viên kim cương.

Nơi mà người ta tìm thấy kim cương trước hết là những tầng quặng, mỏ có nguồn gốc từ núi lửa (mỏ chính). Tại đây, những viên kim cương bị phân tán nằm rải rác trong các lớp khoáng sẫm màu, nó có nguồn gốc từ lớp vỏ quyển thạch của trái đất.

Ngoài ra, người ta cũng tìm thấy kim cương lộ thiên, chúng thoát ra khỏi khoáng núi lửa lamproit hay kimberlite nhờ tác động của quá trình phong hóa. Đặc biệt, quá trình này làm phân hủy khoáng núi lửa nằm gần bề mặt trái đất.

Những địa điểm có kim cương được tìm kiếm nhiều nhất là Venezuela, Bolivia, Siberi, Phần Lan, đảo Greenland, Trung Quốc, Châu Úc và Canada.

Sự hình thành kim cương từ ngoài vũ trụ

Quá trình hình thành kim cương còn ở nhiệt độ và áp suất cao. Người ta đã tìm thấy trong tâm thiên thạch có những tinh thể kim cương kích thước cực kỳ nhỏ. Các hạt bụi kim cương này được nhà khoa học hiện đại dùng để xác định vị trí thiên thạch rơi xuống trái đất.

Thêm vào đó, các nhà khoa học hiện đại đã tìm dấu vết và chứng minh rằng kim cương tồn tại trên sao Hải Vương, Thiên Vương và các hành tinh khác. Nó còn thậm chí trên sao Thổ và sao Mộc còn có mưa kim cương.

Quá trình hình thành kim cương nhân tạo

Kim cương được hình thành như thế nào? Kim cương là loại đá quý có giá trị cao và tuyệt đẹp. Nhưng nó lại có nguồn cung cấp hạn chế, không thể đáp ứng được nhu cầu của tất cả của chúng ta. Do đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu để tạo thành kim cương nhân tạo:

• Tạo kim cương tổng hợp HPHT – Quá trình tăng trưởng kim cương HPHT diễn ra ở một buồng kính trong phòng thí nghiệm. Buồng kính này được đặt trong một thiết bị có khả năng tạo ra nguồn áp suất tương đối cao. Phía bên trong buồng kín, bột kim cương được hòa tan trong hợp kim nóng chảy thường là sắt, nickel hoặc cobalt. Tiếp theo, kết tinh sẽ hình thành trên mầm để tạo thành tinh thể kim cương tổng hợp. Sau 1 tháng, khi kết thúc sẽ tạo ra một số tinh thể kim cương tổng hợp.
• Tạo ra kim cương tổng hợp CVD – Kim cương được hình thành như thế nào? Sự tăng trưởng CVD diễn ra ở môi trường chân không, nó chứa đầy các loại khí nhiều carbon. Đây là một nguồn năng lượng được sử dụng để phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử cacbon và các phân tử khí rơi xuống dưới tấm mầm. Thông thường, quá trình kết tinh mất vài tuần để tạo ra nhiều tinh thể cùng một lúc. Tuy nhiên, số lượng tinh thể phụ thuộc vào kích thước của buồng tăng trưởng và mầm.

Tham khảo thêm: Cách nhận biết kim cương nhân tạo và tự nhiên chuẩn xác nhất

Cấu tạo và quá trình khai thác kim cương

Sau khi nắm rõ thông tin về quá trình hình thành kim cương thì chúng ta bắt đầu tìm hiểu sâu hơn về thành phần cấu tạo, cấu trúc tinh thể và quá trình khai thác kim cương diễn ra như thế nào nhé!

Cấu tạo tinh thể và công thức hóa học của kim cương

Công thức hóa học của kim cương đều có cấu tạo từ các nguyên tử C (cacbon). Trong tự nhiên, các nguyên tử cacbon để hình thành kim cương đều có trong carbonate và thực vật. Khi bị vùi lấp trong các lớp địa chất thì chúng biến thành than bùn, than đá, than,..Khi môi trường đủ các điều kiện như nhiều áp suất, nhiệt độ thì khi đó cacbon bị nén khít với nhau, tạo thành kim cương trong hệ tinh thể lập phương.

Tinh thể kim cương có cấu trúc lập phương nên chúng chứa những nguyên tử cacbon bậc 4 và có tính đối xứng cao. Thông thường, mỗi nguyên tử cacbon sẽ liên kết với 4 nguyên tử cacbon khác có vị trí gần nhất nên kim cương có rất nhiều tính chất riêng. Vì mật độ các nguyên tử tương đối cao giúp đá có cấu trúc chặt chẽ. Kết hợp với đó là độ cứng lên đến 10 Mohs – đây là độ cứng đứng đầu trong các loại đá tự nhiên và nhân tạo.

Xem thêm: Cách nuôi tinh thể kim cương tại nhà chi tiết, dễ hiểu

Quá trình khai thác kim cương

Thông thường, các nhà địa chất học dùng mối để tìm đến các ống kimberlite bởi loài mối khi xây tổ chúng thường bới đá và khoáng chất (gần khu vực đó thường tìm thấy kim cương). Kimberlite có mặt trong vỏ Trái Đất, nằm ở cấu tạo thẳng đứng như ống kimberlite.

Muốn đến được nơi có kim cương ở dưới đáy của ống kimberlite thì người ta phải khai thác hết đất đá phía trên. Đa phần việc khai thác lộ thiên là cách phổ biến nhất trong hoạt động khai thác kim cương.

Người ta thường khai thác lộ thiên khi dự báo sẽ có kim cương bị che phủ bởi lớp sỏi mỏng và cát hoặc ở gần bề mặt. Hoạt động khai thác dưới lòng đất khá phức tạp, phương thức này được sử dụng dựa trên tính toán hình dạng, bản chất, kích cỡ của kho kimberlite.

Trên đây là tất cả các giải đáp về kim cương được hình thành như thế nào mà Cao Hùng Diamond muốn gửi đến bạn. Hy vọng là những thông tin này sẽ giúp ích cho quá trình tìm hiểu thông tin về kim cương của bạn. Chúc các bạn thành công!