تبلیغات
شیمی علمی برای زندگی - شکل‌گیری الماس



برای تشکیل هرسنگ نیاز به شرایط خاصی است که اینشرایط برای تشکیل الماس نیز مشخص است و از آنجایی که شرایط تشکیل الماس،فشار بسیار بالایی را نیاز دارد بنابراین امکان تشکیل الماس در اعماق ۱۴۰الی ۱۹۰ کیلومتر درون زمین میسر است و به‌طورکلی الماس در دومحیط متفاوتتشکیل می‌شود که به‌صورت زیر است.

۱- Peridotite( اغلب الماس‌ها در این محیط شکل گرفته که به‌طور احتمالیبه دوران اولیه تشکیل زمین مربوط می‌شود و با ذوب شدن سنگ‌ها در اثر حرارتدرونی زمین، کربن موجود در آنها آزاد شده و تحت فشار و حرارت بالا شروع بهبرقراری پیوندهایCubic و تشکیل الماس می‌کند که البته این نوع تشکیل الماسدرحال حاضر نیز در اعماق زمین انجام می‌شود.

2- Eclogite( این نوع که در مقایسه با نوع اول دارای عمر کمتری بوده وبه سطح زمین نزدیک‌تر است، کربن خود را به‌طور معمول از اجسامOrganic به‌دست آورده‌اند. بدین معنی که در زمان Subduction‌گیاهان و جانوران سطحزمین به لایه‌های زیرین منتقل شده و درون زمین کربن موجود در ساختار آنهاآزاد شده و در شرایط مناسب الماس را تشکیل می‌دهد. "در بحث زمین‌شناسی دردوران گذشته زمانی که دو قسمت از پوسته زمین به یکدیگر رسیدند و به همفشار وارد می‌کردند، یکی از این دو به زیر دیگری رفته و به سمت پایینفشرده می‌شود. که البته تمامی این جریانات ظرف چند میلیون سال اتفاقمی‌افتد.

به هرحال به این اتفاق Subduction گفته می‌شود".

از طرفی حفظ شدن نسبت بین فشار و حرارت در این بین نقش مهمی ایفامی‌کند. زیرا با کم شدن فشار یا افزایش حرارت، کربن به جای تشکیل الماسشروع به تشکیل Graphite می‌کند. این درحالی‌است که وضعیت درونی زمین بهشکلی بوده که در زیر اقیانوس‌ها و دریاها میزان حرارت در مقایسه با فشاربه مراتب بالاتر بوده و در نتیجه در لایه‌های زیرین اقیانوس‌ها با وجودحضور کربن، هیچ الماسی تشکیل نمی‌شود و شرایط در لایه‌های زیرین قاره‌ها وخشکی‌ها به مراتب مناسب‌تر است.

- حمل الماس به سمت سطح زمین Diamond Transport

معمولا ذخایر الماس در نوع خاصی از سنگ‌ها با نام‌های Kimberlite و Lamporite یافت می‌شوند. مشخصات کریستالی و شیمیایی این سنگ‌هابه‌طورتقریبی یکسان بوده و مهمترین تفاوت بین این دو در این است که Kimberliteدر اعماق پایین از سطح زمین و به عکس Lamporite در عمقنزدیک‌تری به سطح زمین یافت می‌شود. معدنArgyle در استرالیا مهمترین مثالبرای Lamprorite است.

دانستن این نکته حایز اهمیت است که سنگ‌های نام برده فقط وظیفه حملالماس به سطح زمین را به عهده داشته‌اند و در واقع محیط تشکیل الماسنیستند. زیرا به‌طورکلی این سنگ‌ها دارای طول عمر به مراتب کمتری نسبت بهالماس‌های درون خود هستند. هرچند که در بعضی مواقع ممکن است که آنها را بهنام سنگ مادر الماس بشناسند.

در درون لایه "مانتلMantle"،(لایه زیرین پوسته زمین که در فارسی جبهنامیده می شود)، سنگ‌ها و موادی به صورت مذاب هستند که ماگما Magma نامدارند، در اثر حرارت شدید منبسط شده و کاهش وزن می‌یابند و مانند هوای گرمکه به بالا حرکت می‌کند، این مواد نیز به بالا حرکت می‌کنند. ولی از طرفیبا بالا آمدن، مقداری از حرارت خود را از دست می‌دهند و سبب می‌شود که اینمواد متراکم‌تر سنگین‌تر شوند و درنتیجه دوباره به سمت پایین حرکت ‌کنند وبا پایین‌تر آمدن دوباره گرم‌تر شده و به سمت بالا حرکت می‌کنند و اینروند یک چرخه با نام Convection Currents ایجاد می‌کند.

آن بخش‌هایی از این مواد که دارای مواد و عناصر لازم باشند در زمانبالا آمدن تشکیل Kimberlite و Lamprorite را داده و این سنگ‌ها درصورتی کهدر سر راه خود به سمت بالا به مسیر الماس‌ها برخورد کنند، آنها را با خودبه سمت بالا حمل می‌کنند. که به این عملEmplacement گویند. تحقیقات نشانمی‌دهد که اولین الماس‌هایی که به این ترتیب به سطح زمین حمل شده‌اند درحدود ۵/۲ بیلیون سال پیش و آخرین آنها که به سطح زمین رسیده‌اند در حدود۲۰میلیون سال قبل بوده‌است و این درحالی‌است که به هرحال و همیشه عمرتشکیل الماس با این سنگ‌های حمل‌کننده قابل مقایسه نیست.

به‌طور مثالقدیمی‌ترین الماس که در کشور ذئیر یافت شده در حدود ۳/۳ بیلیون سال قدمتدارد و این در حالی‌است که Kimberlite حامل این الماس عمری در حدود ۱۰۰میلیون سال دارد.

 باتوجه به نکات فوق می‌توان به این نتیجه رسید که هرچندبرای به سطح زمین رسیدن الماس وجود Kimberlite یا Lamproite لازم است،ولی برعکس این حالت صدق نمی‌کند، یعنی بسیاری از Kimberlite یا Lamproite ها به‌طور کامل فاقد الماس هستند.

از طرفی گذشته از آن که حرارت Magmaآن‌قدر زیاد است که مواد Peridodite یا Eclogite احاطه‌کننده الماس‌ها را ذوب و از بین می‌برد،بلکه در اثر حرکت به بالا فشار موجود درMagmaبه شدت پایین آمده و ایندرحالیست که افت حرارتی زیادی نداشته و این نکته برای ادامه حیاط الماسبسیار خطرناک است، زیرا اگر تعادل بین فشار و حرارت برهم خورده و افت فشاروجود داشته باشد، الماس حرارت بسیار بالا را تحمل نکرده و نابود خواهدشد (درست مانند آب که در دمای معمولی ولی تحت فشار بسیار زیاد تبدیل به جامدشده ولی با کمی افت فشار از حالت جامد خارج خواهدشد.) افت فشار از طرفیخود موجب افزایش سرعت حرکت Magma می‌شود.

به‌طوریکه در نزدیکی سطح زمینسرعتی نزدیک به ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت پیدا می‌کنند و این جریان توسط Kimberlite یک مجرای مخروط مانند در پوسته زمین ایجاد کرده که به آن Pipe می‌گویند. البته درباره Lamproite هم به همین شکل بوده ولی از آنجایی کهقسمت بالایی Pipe ایجاد شده توسط Lamproite بسیار پهن‌تر است، می‌توان آنرا به یک قارچ تشبیه کرد.

همانطور که اشاره شد افت فشار برای الماس‌های موجود در این جریان بسیارخطرناک بوده، به‌طوریکه بسیاری از الماس‌ها در اثر همین موضوع دگرگون شدهو تبدیل بهGraphite می‌شوند. زمین‌شناسان در برخی از نقاط ذخایریازGraphite با شکل الماس پیدا کرده‌اند که گواه این مطلب است. ولی همانگازهای آزاد شده از خود Magma و گاهی اوقات برخی از ذخایر آب زیرزمینی (چنانچه در سر راه این جریان قرار گیرند) موجب کاهش حرارت در بخش‌هایی از Pipe شده و در نتیجه تعادل بین فشار و حرارت برقرارشده و این عمل باعثمی‌شود که الماس‌ها شانس باقی‌ماندن پیدا ‌کنند.

 از آنجایی که معمولا قطریک Pipe بسیار زیاد است این عوامل خنک کننده فقط می‌توانند میزان حرارت رادر دیواره Pipe پایین آورده و درنتیجه فقط الماس‌هایی که نزدیک به دیواره Pipe باشند شانس باقی ماندن خواهند داشت. هرچند که این الماس‌ها نیزبه‌طور معمول شروع به از بین رفتن کرده‌اند و Growth markهای سطح الماسگواه این مطلب هستند (زیرا این علایم در اثر رشد معکوس یا منفی الماسایجاد شده که به آنها Eich figure گفته می‌شود) .

خروج Kimberlite وLamproite از پوسته مانند جریان‌های آتشفشانی معمولینبوده و از آنجایی که نقطه ذوب این مواد بسیار بالا است، در همان حالی کهبسیار داغ هستند تبدیل به جامد شده و در نهایت آنچه از زمین خارج می‌شودبه صورت توده‌هایی از سنگ‌ها، خاکستر و مقادیر زیادی گازهای متفاوت هست واز آنجایی که به‌طور معمول قسمت مایع یا مذابی در کار نبوده، اغلب نیزچیزی برروی زمین جاری نشده و عمده موادی که با فشار بسیار بالا به داخل جوپرتاب شده‌اند، دوباره به داخل خود Pipe سقوط خواهند کرد.

 تاکنون حدود ۶۰۰مورد ذخیره Kimberlite در اطراف زمین کشف شده که از این تعدا کمتر از ۱۰۰۰مورد دارای الماس است. از ۱۰۰۰ مورد مذکور فقط حدود ۵۰ مورد به‌قدر کافیدارای الماس بوده که ارزش اقتصادی استخراج داشته باشند. بدین ترتیبکمیاب‌بودن الماس جای تعجبی ندارد.

- ذخایز الماس Diamond Deposits

به‌طورکلی ذخایر الماس را به دو نوع تقسیم می‌کنند.Primary وSecondary

۱)ذخایر اولیه Primary: دراین نوع، الماس همچنان درون سنگ‌هایی که آنرا به سطح زمین حمل کرده‌اند باقی مانده و درنتیجه همچنان درون Pipe

است.

۲)ذخایر ثانویه Secondary: در این نوع، از آنجایی که سنگ‌های الماسدارای دوام بالایی نیستند در طول زمان طولانی در اثر عوامل جوی مانندگرما، سرما، نورخورشید، طوفان و باران به تدریج تخریب شده و درنتیجهالماس‌ها از درون آنها خارج می‌شوند. ذخایر ثانویه خود به دو نوع تقسیممی‌شوند:

الف- Alluvial( چنانچه پس از خروج الماس از سنگ حامل در طول زمانجریان‌های آب از این محل عبور کنند، سنگ‌ها در اثر فشار آب با آن همراهمی‌شوند و پس از طی مسافتی که در بعضی مواقع به صدها کیلومتر می‌رسد و دراثر ضعیف شدن فشار آب و به دلیل بالابودن وزن مخصوص الماس، قطعات الماس بهسمت بستر رود پایین رفته و از حرکت باز می‌مانند.

ب- Marine(حال چنانچه جریان آب آنقدر قوی باشد که به هیچ وجه اجازهپایین رفتن به الماس‌ها داده نشود در نهایت آب، الماس‌ها را به همراه خودبه دریا رسانده و درنتیجه سنگ‌ها در بستر دریا قرار می‌گیرند.

به طورکلی کیفیت الماس‌ها در ذخایر ثانویه بسیار بالاتر از انواع اولیهاست، زیرا در طول مسیر طولانی در اثر حرکت‌های مداوم، ضربات و سایش‌هایمتوالی، قسمت‌های باقیمانده Kimberlite و حتی بخش‌های ناپاک و نامرغوبالماس از بین رفته و در نهایت الماس‌های باکیفیت بالا که دوام بیشتریدارند باقی می‌مانند. این درحالیست که الماس‌های ذخایر اولیه دارای چنینسرگذشتی نبوده و میانگین کیفیت آنها بسیار پایین‌تر است، ولی حجم الماس درذخایر اولیه در مقایسه با انواع ثانویه به‌طورکلی بسیار بالاتر است.

 زیرافقط بخشی از الماس‌های موجود در Pipe در اثر عوامل جوی وارد مرحله ثانویهمی‌شوند. بالارفتن مصرف الماس در بازار در سالیان اخیر، سهم ۸۰ درصدیذخایر ثانویه از تامین نیاز بازار در دهه ۶۰ به۲۵ درصد در دهه ۹۰ تقلیلمی‌یابد و امروزه عمده الماس مورد نیاز بازار را ذخایر اولیه تامین می‌کنند.

منبع: نشریه طلا و جواهر


طبقه بندی: دانستنی ها،
برچسب ها: شکل‌گیری الماس، Peridotite، Eclogite، الماس،
دنبالک ها: انجمن شیمی ایران،

تاریخ : دوشنبه 12 اسفند 1392 | 07:58 ب.ظ | نویسنده : شیمیست | نظرات

  • مکس گراف
  • قالب وبلاگ
  • ضایعات
  •