金刚石是怎么形成的?它为何能承受火山高温而不分解?
金刚石其实是由古希腊语中的Adamant一词演变而来,意思是那种坚硬到不可侵犯的物质。我们在婚礼上看到的璀璨钻石,本质上就是金刚石的一种特殊形式。它们通常深藏于地表以下100多公里的富碳层中,那里有着极端的压力环境和高达1200摄氏度的高温。
金刚石其实是由古希腊语中的Adamant一词演变而来,意思是那种坚硬到不可侵犯的物质。我们在婚礼上看到的璀璨钻石,本质上就是金刚石的一种特殊形式。它们通常深藏于地表以下100多公里的富碳层中,那里有着极端的压力环境和高达1200摄氏度的高温。
科普得挺清楚,不过补充一点:钻石之所以能“承受”高温,是因为在地表常压下,它其实是不稳定的(会变成石墨)。它在地下深处稳定存在是因为高压抵消了高温带来的熵增效应。一旦随火山喷发快速带到地表并冷却,这种亚稳态就被“冻结”住了,所以它现在能存在,更多是因为动力学上的惰性,而不是热力学上的稳定。这也是为什么高温下钻石最终还是会“分解”或转化的原因。
原来名字还有这层含义,听起来就很硬核。不过解释得略简单了,其实除了高温高压,还需要漫长的地质年代让碳原子层层堆叠成稳定的晶格结构,这样即使被火山喷发带上来,因为冷却快来不及变回石墨,才能保留下来。
原来“钻石”和“金刚石”是同一回事,以前总以为钻石是宝石级金刚石,现在知道只是形态不同,涨知识了。不过这里有个小疑问,既然形成需要1200度和高压,那火山喷发这么剧烈,它怎么还能“存活”并快速带到地表呢?难道是因为冷却速度极快,才没来得及变回石墨?这点挺神奇的。