天然鑽石的形成

天然鑽石原產於超過 130 公里深處的地下,它的形成年代通常為 24 至 32 億年前之
間,但也有短至 6000 萬年者。鑽石生成的地底其壓力超過 5 萬個大氣壓(約為月球中心的壓力)。如果地層穩定,在這個壓力下溫度就不會太高,這樣就有利於鑽石的生成。沈積岩內若含甲烷或碳酸鈣在這種情況下分解就可能沈積出鑽石,這些鑽石有時會被上昇的鹼性熔岩帶至地表。熔岩常含大量氣體(如二氧化碳及水汽),因此可以快速流動(10-30 km/hr),接近地表時其上升的速度甚至可能接近聲速。

壓力降低時鑽石可能轉變成石墨,但如果熔岩在地表冷卻夠快,鑽石會被「凍結」而保留。熔岩在接近地表時,因壓力降低而膨脹會形成上大下小的喇叭狀岩柱。含鑽石岩柱的礦物很特別,例如含只有高壓下才生成的石榴子石(Garnet)通常含多量的鉻(Cr-Pyrope) 或鈦(Ti-Pyrope),這種岩柱稱為角礫雲母橄欖岩(Kimberlite 或 Lamproite)。其表層已風化成黃色(Yellow Ground),但較深處為藍色的原始礦床(Blue Ground)。Kimberlite 只源於古老穩定的大陸盾(Continental Shield)深處。大陸盾下的溫度較低,當地涵(Mantle)對流時, 其上的大陸盾可能被扯裂,這時深處的熔岩會快速上昇而把地底的鑽石迅速帶到地表。如果熔岩冷卻太慢,鑽石在低壓下會因高溫而變成石墨。如果熔岩細小,它會急速冷卻就可能凍結成含鑽石的岩柱。全世界只有在特定的區域內才能看到這種特殊深成岩柱的露頭。

Kimberlite 露頭風化後鑽石被雨水沖刷而沈積在河床內,山洪爆發後這些鑽石就會漂流到河口而混在岸邊的泥沙內。地球的大陸原本是一大塊,那時印度緊靠在南非東側而巴 西則貼在南非的西部。南非 Kimberlite 的鑽石曾散落在印度的窪地(如現在的 Deccan
Plateau)及巴西的平原(如現在的 Jequitinhonha River)。一億年前大陸開始分裂漂移,許多鑽石被海水沿岸遷移而帶到海邊的沙灘上(如西南非洲)。最早被發現的鑽石就是這類漂積 的鑽石。印度及巴西的鑽石發現甚早,但這些鑽石其實乃源自南非。南非循河床內鑽石的 指引可追溯到源頭的岩柱。

天然鑽石主要採自 Kimberlite 的母床,但其內所含的鑽石量非常稀少,通常要壓碎數公噸的礦石才能找到 1 克拉(1/5 公克)的鑽石。大部分天然鑽石的品質不佳,只能成為工業用的超級磨料,磨成寶石的鑽石原石只佔天然鑽石總產量的約 1 成。