金刚石的来源：地下还是天上？

金刚石透明美丽，光彩夺目，又是自然界中最硬的物质，并且非常稀少，所以素有“宝石之王”的美称。在希腊语中，“金刚石”一词就是“不可战胜”“不可摧毁”的意思。这种极其稀贵的矿物，早在公元前3000年就为印度人所发现。但它的化学成分在古代很长时间内一直是个谜。最初曾认为它是一种纯净的石英。至17世纪通过实验才确信金刚石能够燃烧。1797年英国化学家钱南将金刚石置入充满氧气的密封的金属箱中，加热使其燃烧。等金刚石失踪后，测出箱中留下的是二氧化碳气体，其中碳的重量与金刚石的重量完全一致。从而得知金刚石原来是一种单质矿物，仅由一种化学原素——碳所构成，同人们常见的石墨（世上最软的矿物）和煤炭是一家子，因为金刚石和石墨晶体内部碳原子的排列结构不同，而煤炭是非晶质物质；所以它们的外形和物理性质也就截然不同，这在地质学上称为同质异象。

早期的金刚石多采自砂矿床。1870年在南非开普省北部找到世界上第十个原生金刚石矿床，该地即以当时英国殖民大臣金伯利勋爵的名字来命名，这就是后来的金伯利城，地质学家们在矿区发现，金刚石的成矿母岩是一种无论矿物成分和产状都不同一般的非常特殊的岩石，称其为金伯利岩，它最早是由英国人路易斯在1887年提出来的。后来人们在世界各地相继发现了一些在产状和矿物组成等方面与金伯利岩相似的岩体，并且认识到金伯利岩是原生金刚石矿床的唯一成岩母矿。这是一种基质不含长石的偏碱性超基性岩，主要成分为橄榄石，多具角砾状或斑状结构，因此又名角砾云母橄榄岩，岩体通常呈漏斗形的岩筒（又名岩管或火山颈）或脉状产出。根据金伯利岩所含的高压矿物推测，金伯利岩浆形成于上地幔，在高压条件下沿着地壳的深入断裂向上运移。由于它饱含高压气体（水及二氧化碳等），当上升而压力骤减时，体积迅速膨胀，在地下产生火山爆发。爆发后岩浆胶结碎屑物质充填火山颈，遂形成金伯利岩筒。曾经有人说，金刚石是由金伯利岩浆夺去邻近的碳质岩石的夹杂块形成的；也有人认为，金刚石是由金伯利岩和另一种榴辉岩一起从地壳深处带上来的。现在大部分人确信，金刚石就是由金伯利岩浆本身所含的游离碳，在剧烈上升和发生爆炸的整个岩浆活动过程中，也就是在高温高压条件下结晶形成的。因为人类在实验室中，利用极高的温度和压力，已经成批量生产出人造金刚石。苏联科学院地球化学实验室采用同位素分析方法证明，金刚石不仅能在150公里以下的上地幔生成，也能在地下10公里的地壳里生成。只要岩浆通过地壳上部岩管时，通道出现狭窄的小孔。由于这一缩颈现象，压力会突然从不超过2万大气压猛增到100万大气压，这样岩浆碳就会变成金刚石。

70年代末至80年代初，美国乔治亚大学的加迪尼等人，测定了美国阿肯色州金刚石中的气液包裹体，竟然发现其中含有类石油的烃类物质（即由碳和氢构成的有机化合物），如甲烷，乙烯，甲醇，乙醇等。平均每克金刚石的含油气量约3.3X10-5克。他们转而认为金刚石的形成与地球深部的烃源有关。1981年，索尔博士在日本召开的第18届国际宝石学会议上，进一步阐述了二者之间的内在联系。他推测地球内部有丰富的烃源，烃气在超基性的金伯利岩浆中易于保存。当金伯利岩向上涌溢时，挥发性的烃气（如甲烷）就向地表表层扩散，而残熔的碳素则缩聚在金伯利岩中，并因压力、温度的急剧变化而结晶形成金刚石。

古往今来，不知有多少人幻想着从天上掉下金刚石，而且谁也没有料到竟会真有其事。1888年，俄国学者叶罗费也夫和拉钦诺夫首次在石质陨石中找到浅灰色的金刚石细粒。不久在铁质陨石中也发现了金刚石。陨石中为什么会有金刚石，也一直是仁者见仁，智者见智。最初认为这些金刚石是陨石中所含的碳质，因与大气摩擦和地面撞击，产生的高温高压而造成的。近年，美国国家自然史博物馆得到一块来自南极大陆亚兰高地冰盖中的铁陨石，在把它切片时，也找到一个含金刚石晶体的包体。他们猜测这块陨石原是小行星的碎片，而其中所含的金刚石晶体，则是在它陨落之前，并且是在好几百万年前小行星带中的两颗小行星发生碰撞时形成的。由于小行星碰撞时的速度非常大（时速约数万公里），产生的冲击压力足以使自然碳转变为金刚石。(www.xing528.com)

美国芝加哥大学的刘易斯和沃特等人，在研究1969年坠落于墨西哥等地的四块陨石时，意外发现了无数非常细小的金刚石粉末，其中还含有微量的具有特殊比例的同位素的氙气。经过测定，显示出它们的年龄比太阳系还大，均生成于45亿年以前，从而表明金刚石的生成与陨石相互间的撞击或坠落地球都没有关系。这几位科学家由此推翻了因地球内部的高温高压促使生成金刚石的传统说法。他们大胆提出，自然界的金刚石，大概都是在几十亿年前于一颗红巨星——即垂死的“恒星”的毁灭过程中形成的。那里的富氢和高温特别有利于碳气浓缩成金刚石。在那个阶段，红巨星将丧失大量气体。而这些气体的膨胀和冷却，使碳这类物质冷凝并结晶。千百年后，在红巨星最后爆炸成超新星时，它将喷射高速离子，包括带电的氙原子。这些氙原子追上逃越的金刚石颗粒并埋在其中。在宇宙中形成的金刚石，其数量可能是惊人的。后来，这些金刚石参与了太阳系的演化，难怪在地球和陨石中都能寻到它们的踪迹。

美丽的金刚石究竟来自天上还是地下呢？真是个令人难以捉摸的谜。