روش های شکل‌گیری الماس طبیعی
انواع الماس
الماس طبیعی
هنوز اساساً تنها منبع جواهرات بوده و بالاترین بها را دارد.
الماس سنتزی فشار بالا
سهم گسترده‌ای از بازار صنعت را به خود اختصاص داده‌است. به عنوان ساینده و ابزار برشی و ماشینکاری به کار می‌رود.
الماس سی‌وی‌دی (CVD)
پتانسیل‌های زیادی برای کاربرد در صنعت دارد ولی هنوز به صورت آزمایشگاهی تولید می‌شود.
کربن شبه-الماس (DLC)
اخیراً تولید شده اما دارای کاربردهایی در زمینهٔ ابزار نوری دقیق است.
ناخالصی‌ها
خواص الماس شدیداً به ناخالصی‌ها وابسته‌است. حتی وجود مقادیر جزئی ناخالصی مانند نیتروژن می‌تواند خواص آن را بسیار تغییر دهد.
انواع ناخالصی‌ها
الماس چه به صورت سنتزی و چه به صورت طبیعی هرگز به شکل کاملاً خالص نیست. این ناخالصی‌ها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:
- ناخالصی‌های شبکه
این نوع ناخالصی‌ها در شبکهٔ الماس به جای یکی از اتم‌های کربن قرار می‌گیرند و با اتم‌های مجاور تشکیل پیوند می‌دهند.
- آدخال
این ناخالصی‌ها ذرات مجزایی هستند که شبکه را برهم زده و بخشی از آن نمی‌شوند. این ناخالصی‌ها معمولاً سیلیکات‌های آلومینیوم، سیلیکات‌های منیزیم یا سیلیکات‌های کلسیم هستند.
دو ناخالصی مهم در الماس نیتروژن و بور هستند. این دو عنصر همسایه‌های کربن در جدول تناوبی بوده و به علت داشتن شعاع اتمی کوچک و متناسب، به خوبی در شبکهٔ کریستالی الماس جایگزین می‌شوند.
بزرگترین الماس‌ها
بزرگترین سنگ قیمتی کشف شده الماس ۳۱۰۶ قیراطی کولینان است که در سال ۱۹۰۵ در آفریقای جنوبی کشف شد و به ۹ قطعه جدا برش یافت که بسیاری از آن‌ها در جواهرات سلطنتی انگلیس به کار رفته‌اند.
دومین الماس بزرگ جهان در یکی از معادن بوتسوانا در نوامبر ۲۰۱۵ توسط شرکت کانادایی لوکارا دایاموند کشف شد. این سنگ قیمتی ۱۱۱۱ قیراطی از معدن کارووی واقع در ۵۰۰ کیلومتری شمال گابورون، پایتخت بوتسوانا استخراج شد و بزرگترین الماس کشف شده در بوتسوانا و همچنین بزرگترین الماسی به‌شمار می‌رود که در بیش از یک قرن گذشته کشف شده‌است. هم‌زمان دو سنگ الماس سفید دیگر به وزن ۸۱۳ و ۳۷۴ قیراط، در معدن کارووی استخراج شدند.
الماس‌های خونین
«الماس‌های خونین» اصطلاحی است در رابطه با تجارت الماس که به آن دسته از الماس‌هایی که در مناطق جنگی و در اردوگاه‌های کار اجباری استخراج و به فروش می‌رسند، گفته می‌شود. سود حاصل از فروش این الماس‌ها توسط جنگ‌سالاران معمولاً برای تأمین نیازهای مالی گروه‌های شورشی و به منظور خرید اسلحه و تأمین نیاز تسلیحاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش های ساخت الماس مصنوعی
برای ساخت الماس مصنوعی روش های مختلفی وجود دارد.
1. فشار بالا، دمای بالا:
اصلی ترین روش تولید الماس مصنوعی است و به علت کم هزینه بودن هنوز به‌طور گسترده‌ای به کار می‌رود. در روش HPHT، سه طرح اصلی فشار موجودند که برای تأمین فشار و دمای لازم برای تولید الماس مصنوعی به کار می‌روند: ماشین فشار کمربندی، ماشین فشار مکعبی و ماشین فشار تقسیم کروی
2. انباشت به روش تبخیر شیمیایی (CVD):
در این روش الماس را در یک مخلوط گازی هیدورکربنی پرورش می‌دهند. توانایی رشد دادن الماس در مناطق وسیع و بسترهای متنوع و کنترل بهتر ناخالصی‌های شیمیایی و در نتیجه خواص بهتر الماس ساخته شده از مزیت‌های پرورش الماس با روش CVD است. برخلاف HPHT، فرایند CVD نیاز به فشارهای بالایی ندارد. معمولا تولید الماس با این شیوه در فشارهای زیر 27 کیلوپاسکال انجام می‌شود.
3. انفجار مواد منفجره:
نانوبلورهای الماس (با قطر ۵ نانومتر) را می‌توان با انفجار مواد منفجره کربن دار خاصی در یک اتاق فلزی تشکیل داد. این نانوبلورها به “نانو الماس‌های انفجاری” معروف هستند. در این روش ساخت الماس، فشار و دمای اتاق به اندازه‌ای بالا می‌رود که کربن‌های حاصل از انفجار به الماس تبدیل شوند. با شناورشدن در آب، اتاق به سرعت پس از انفجار سرد می‌شود تا مانع تبدیل الماس‌های تازه تولید شده به گرافیت پایدارتر گردد.
4. حفره زایی مافوق صوت:
این تکنیک نیازمند تجهیزات و فرایندهای نسبتا ساده‌ای بوده، اما هیچ استفاده صنعتی ندارد. هزینه تخمینی تولید الماس به این روش با مقدار روش HPHT قابل مقایسه است
روش های شکل‌گیری الماس طبیعی
بسیاری از مردم بر این باورند که از دگرگونی زغال سنگ الماس شکل می‌گیرد. این ایده حتی در بسیاری از کلاس های علمی در پاسخ به سوال چگونگی تشکیل الماس همچنان گفته می‌شود.
بعید است که زغال سنگ در شکل گیری الماس نقش داشته باشد. بیشتر الماس هایی که کشف شده‌اند، بسیار قدیمی‌تر از گیاهان اولیه زمین -مواد اصلی تشکیل دهنده زغالسنگ- هستند.
فرآیند تشکیل الماس های طبیعی به 4 روش زیر است.
1. شکل گیری الماس در گوشته زمین
همان طور که در ابتدا نیز گفته شد. زمین شناسان بر این باورند که گوشته زمین مهمترین منبع برای چگونگی تشکیل الماس است و الماس تولید شده از این روش با فوران های آتشفشانی عمیق به سطح زمین می‌آیند.
این فوران های آتشفشانی باعث تشکیل لوله های کیمبرلیت (kimberlite) و لام‌پرویت (lamproite) می شوند. جویندگان الماس بیشتر این مناطق را جستجو می‌کنند.
تحقیقات نشان می‌دهد که شکل گیری الماس طبیعی در همین مناطق گوشته و در عمقی در حدود 150 کیلومتری و با دمایی بالای 1050 درجه سانتیگراد انجام می‌گردد. الماس های تشکیل شده، در این محدوده که به “مناطق پایداری الماس” مشهور هستند، قرار دارند.
تشکیل الماس در مناطق فرورانش
در زمین‌شناسی به منطقه‌ای که دو پوسته از سطح کره زمین به سمت یکدیگر حرکت کرده و یکی از پوسته‌ها بزیر پوسته دیگر می‌لغزد، پهنه فرورانش گفته می‌شود. پوسته پایین‌رونده در گوشته زمین فرومی‌رود و ذوب می‌شود.
الماس های کوچک در سنگهایی یافت می‌شوند که به نظر می‌رسد طی فرایندهای تکتونیکی صفحات عمیق درون گوشته قرار گرفته و سپس به سطح بازگشت کرده‌اند.
شکل گیری الماس در مناطق فرورانش ممکن است که در عمق 80 کیلومتری از سطح زمین و در دماهای پایینی در حدود 200 درجه سانتیگراد اتفاق بیفتد.
3. تشکیل الماس در دهانه های برخوردی
دهانهٔ برخوردی در ستاره‌شناسی به فرورفتگی، حفره یا گودالی در زمین که در اثر برخورد شهاب‌سنگ پدید آمده باشد، گفته می‌شود.
زمین در طول تاریخ خود، بارها و بارها توسط سیارک های بزرگ تحت تاثیر قرار گرفته است. هنگامی که این سیارک ها به زمین برخورد می کنند، دما و فشار زیادی تولید می‌شود.
- [html_block id=”28290″]